镉污染耕地稻米安全生产迎来核心技术突破。中国科学院遗传与发育生物学研究所科研团队利用单碱基编辑技术，精准改造水稻重金属转运关键基因，成功破解长期以来 “降镉必然减产” 的行业痛点，培育出籽粒镉含量大幅下降、产量与营养吸收不受影响的水稻新材料，为全国中轻度镉污染农田安全种粮提供高效育种方案，筑牢粮食安全与国民健康双重防线。
一、现实困境：低镉与高产长期难以兼顾
镉是土壤常见有毒重金属，水稻极易通过根系吸收镉并富集于稻米，长期食用镉超标大米会损伤人体肾脏、骨骼，提升患病风险，是我国南方稻田突出的质量安全隐患。
学界已知，OsNramp5是水稻根系转运镉、锰的核心蛋白基因：完全敲除该基因可大幅阻控镉吸收，但锰作为水稻生长必需微量元素同步吸收受阻，植株长势衰弱、千粒重下降，亩产显著缩水，形成 “要低镉就丢产量” 的两难困局，制约低镉水稻规模化推广。
二、核心攻关：单碱基编辑精准创制优质突变株
科研团队另辟蹊径，摒弃基因敲除思路，采用单碱基编辑器开展饱和突变筛选，设计 238 条靶向引导序列，构建大规模水稻基因突变资源库，定向筛选仅阻断镉转运、不干扰锰吸收的特异变异类型。
经过多代田间鉴定，团队锁定关键功能位点突变：将 OsNramp5 蛋白第 441 位异亮氨酸替换为苏氨酸（I441T）。该变异从分子层面重塑转运蛋白识别特性，实现镉、锰吸收通路精准分离。
多地污染田试验数据显示：携带该突变的水稻，糙米镉积累量显著降低；根系、茎叶锰元素吸收维持正常水平，株高、分蘖、结实率、千粒重等丰产性状与常规品种无差异，真正做到降镉不损产、保产不减营养。
三、技术价值：低成本、广适配，落地性强
- 育种效率大幅提升：依托基因编辑精准定点突变，改良周期远短于传统诱变、杂交育种，可快速改造现有主流高产水稻品种，适配籼稻、粳稻、杂交稻等各类主栽品系。
- 适配各类镉污染耕地：无需配套土壤钝化、水肥改良等额外治理投入，直接种植即可稳定产出达标安全稻米，大幅降低农田重金属治理综合成本。
- 兼顾品质与抗逆：材料锰营养充足，水稻抗倒伏、抗胁迫能力保持原有水平，稻米口感、加工品质不受改造影响，契合优质稻产业发展需求。
四、产业与民生意义
我国部分南方耕地存在镉超标问题，大量耕地面临 “种粮不安全、弃耕浪费土地” 的矛盾。此次技术突破，打通 “以种适地” 核心技术通道，不用修复土壤、不用牺牲产量，就能盘活污染耕地资源。
业内专家表示，该分子育种新机制可快速应用于低镉水稻新品种培育，未来 3-5 年内有望培育一批通过国家审定的广适高产低镉水稻，每年可盘活千万亩镉污染稻田，从源头解决 “镉大米” 民生难题，保障口粮供给稳定、餐桌食品安全。
五、科研团队展望
项目负责人表示，下一步团队将联合国内水稻育种单位，把该优良等位变异导入各大主推杂交稻、常规稻骨干亲本，开展大范围区域示范种植；同步完善分子标记辅助育种体系，加速低镉水稻良种繁育与推广，把实验室成果转化为田间丰收，用种质科技守护大国粮仓。
