三亚新闻网6月28日消息（三亚传媒融媒体记者 冯晨阳）近日，记者从崖州湾国家实验室获悉，崖州湾国家实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队联合合作者，通过精准编辑水稻关键基因，成功创制出籽粒镉含量显著降低、产量与农艺性状保持稳定的水稻新种质，为破解镉污染农田的安全生产难题提供了可落地的育种新方案。相关研究成果日前发表于《美国国家科学院院刊》。

镉并非植物生长必需元素，可通过土壤—水稻—食物链进入人体。长期摄入镉，会造成肾功能损伤，诱发癌症、骨质疏松等多种严重疾病。水稻OsNramp5基因负责将根部吸收的镉、锰等金属离子输送至茎秆。以往敲除这一基因虽能降低稻米镉含量，却会造成锰等必需元素缺失，导致水稻减产。

研究团队以OsNramp5基因为靶标，运用单碱基编辑器，采取碱基编辑饱和突变策略，设计238个sgRNA，构建大规模突变体库，从中筛选兼具低镉、高锰、稳产特性的优异等位变异，最终鉴定到一个关键位点突变（I441T）。携带该突变的水稻籽粒镉含量大幅下降，株高、分蘖数、单株产量等农艺性状稳定，籽粒内锰、锌、铁等关键营养元素含量与常规水稻无明显差别。

研究进一步揭示了其作用机制：I441T突变提升了OsNramp5蛋白对锌离子的选择吸收能力，强化了水稻根系对锌的摄取。根系细胞锌浓度上升，可竞争性阻断镉向木质部转运，大幅减少镉向籽粒迁移。该突变没有改变OsNramp5基因的表达量、蛋白丰度与亚细胞定位，锰元素转运活性也未受影响，真正做到定向降镉。

该研究发现了重金属转运的精准调控新机制，成功实现了水稻“低镉不减产”的目标，为培育既保障粮食安全又降低健康风险的水稻品种提供了全新策略。