降低水稻籽粒镉砷累积的研究进展

矿山开采、废弃物排放及污水灌溉等引发区域农田土壤重金属污染，并通过食物链富集、传递，严重威胁人类健康。水稻是重要主食，且极易吸收镉（Cd）和砷（As），已成为Cd、As进入人体的主要膳食来源。因此，通过调控措施降低水稻籽粒Cd、As含量，对保障水稻及其制成品的食用安全与人体健康具有重要的现实意义。概述了降低水稻Cd、As含量的调控措施，主要包括：（1）利用生物质炭、铁盐、肥料等材料钝化土壤中Cd、As，降低其生物有效性，从而降低水稻Cd、As吸收；（2）外源添加硫（S）可消除植物的膜脂过氧化胁迫，促进水稻体内植物络合素等非蛋白巯基形成，将Cd固定在水稻组织器官液泡中，减少其向籽粒的转移，降低籽粒Cd积累；（3）外源添加硅（Si），Si可与亚砷酸盐（As3+）形成吸收竞争，降低水稻As吸收；（4）控制稻田水分可改变根际土壤氧化还原状态，影响水稻Cd、As吸收积累，同时根系泌氧促进根表铁膜形成，调控土壤氧化还原状态促进As氧化为砷酸盐（As5+），增强根表对As5+的吸附固定，从而降低水稻对As的吸收量；（5）调控转运蛋白表达，敲除Mn转运蛋白基因OsNRAMP5、茎/叶细胞质转运蛋白基因OsLCT1，以及缺失Si外排转运蛋白基因Lsi2，过表达OsHMA3n、OsHMA2、ScAcr3p基因，通过促进As3+外排、降低Cd/As3+向木质部和籽粒转运等过程降低籽粒Cd、As积累；（6）Cd/As低累积品种的筛选与培育。通过农艺措施、基因工程、种质资源筛选等多手段结合运用，选育Cd/As低累积、高产量的水稻品种，合理规划种植模式，有效控制水稻对Cd和As的吸收累积，为中、轻度污染土壤的水稻安全生产提供现实可能。