鎘（Cd）是一種毒性很強的重金屬，它通過食物鏈積累于人體后可危害身體健康。早年發生于日本的“痛痛病”就是由于食用含鎘大米引起的。鎘的主要食品來源之一是大米，中國大米重金屬鎘污染以南方秈稻為主，這些污染區多數仍在種植稻米，而農民也主要是吃自家的稻米，被重金屬污染的稻米大多流向了市場，國內已經出現過多次嚴重的“鎘大米事件”，因此挖掘能夠降低水稻鎘吸收的優異基因，培育能夠顯著降低鎘積累的水稻品種限制大米鎘含量超標，對人類的健康至關重要。   　　近日，我院王文廣副教授與日本岡山大學馬建鋒教授團隊等合作在Nature子刊Nature Food（影響因子20.43）發表題為Duplication of a manganese/cadmium transporter gene reduces cadmium accumulation in rice grain 的研究論文，克隆了水稻中一個鎘吸收的主效QTL基因，顯著降低水稻種子中的鎘含量，為水稻低鎘育種提供了一個有效的優異基因資源。   　　水稻鎘的運輸蛋白通常和水稻必需二價元素錳，鋅或鐵共用一個運輸蛋白，所以通過基因編輯等手段降低鎘含量的同時，往往也會降低這些植物必需元素，導致產量降低等。該研究在一個古老的水稻品種Pokkali中發現了錳/鎘轉運蛋白基因OsNramp5發生了拷貝數加倍變異，是導致鎘低積累的主要原因。該基因的串聯重復使OsNramp5基因的表達量增加了一倍，但其空間表達模式和細胞定位沒有改變。OsNramp5的高表達增加了根細胞對Cd和Mn的吸收，但減少了Cd向木質部的釋放。該等位基因通過回交滲入優良水稻品種“越光”，可顯著降低種植在鎘污染嚴重土壤中水稻的Cd的積累，對其它植物必需元素、籽粒產量和食味品質均無影響。本研究不僅揭示了水稻低Cd積累的分子機制，而且為水稻低鎘育種提供了一個有用的靶點。   　　日本岡山大學資源植物科學研究所余恩博士和我院王文廣副教授為論文的共同第一作者，日本岡山大學資源植物科學研究所合作導師馬建鋒教授為通訊作者，岡山大學Naoki Yamaji副教授、日本國家作物科學研究所Masahiro Yano教授團隊、日本高知大學Daisei Ueno副教授、中國科學院南京土壤所沈仁芳教授和車景教授也參與了該項研究。王文廣副教授于2016-2019年間在馬建鋒教授實驗室從事水稻重金屬鎘相關的博士后研究，于2019年入職我院王永紅教授團隊。