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毒地结出“干净”粮:中国农科院协同创新攻克稻米镉污染

2016-07-21 22:13 中国科学报 中国科学报 阅读 0
核心摘要: 湖南作为水稻大省,曾因2013年镉米事件面临严峻挑战。2015年,中国农科院启动协同创新项目,联合多家单位攻克稻米镉污染。科研人员发现非选择性阳离子通道是镉转运关键,并提出三道防线。同时,利用麻类植物修复土壤,开发脱镉再造米工艺。经过一年努力,成功在污染土地上收获符合国家标准的粮食,为重金属污染治理提供了新思路。

湖南,作为全国水稻第一大省,每年水稻产值占全国总量的十分之一。然而,2013年轰动全国的镉米事件,将湖南的水稻种植业推到了悬崖边上。重金属污染不仅威胁粮食安全,更成为亟待解决的重大科学问题。2015年,中国农科院启动“我国南方地区稻米重金属污染综合防控”协同创新项目,联合多家科研单位,向这一世界性难题发起挑战。经过一年努力,科研人员成功在污染土地上收获了符合国家标准的“干净”粮食。

成立联合行动组

在湘潭市农科所的水稻田试验区,一块醒目的牌子详细列出了重金属污染相关信息。湖南重金属污染问题由来已久,既有土壤本底值高的先天因素,也有工业化带来的后天影响。过去治理往往各自为战,效果有限。项目首席科学家、中国农科院环保所研究员刘仲齐介绍,此次协同创新项目打破了过去单打独斗的局面,由农科院下属7个科研单位共同承担11项研究内容,并开放平台吸纳高校、科研院所和企业参与。目前示范基地已进驻南京农大、湖南农大等15个科研团队及9家重金属修复企业。

寻找镉转运路线图

刘仲齐团队发现,水稻体内广泛存在的非选择性阳离子通道是镉吸收转运的关键环节。阳离子通道如同公共交通工具,负责被动运输;而离子泵则像私家车,只运输特定离子。研究显示,阳离子通道对水稻幼苗根系镉积累量的贡献率为38.8%~53.5%,对地上部镉积累量的贡献率高达93.5%。基于此,科学家提出了三道防线:地上部分使用叶面调理剂调控阳离子通道,阻止镉向籽粒扩散;地下部分通过根系微生物产品抑制镉向地上转运;土壤中添加肥料和灌溉措施降低镉从土壤进入根系的比重。

“排毒”只为还净土

中国农科院麻类所研究员王玉富团队则另辟蹊径,利用麻类植物对镉的强富集能力修复土壤。亚麻可冬季种植,与水稻轮作不影响生产,高污染区域可直接替代水稻。收获的麻符合纺织品标准,不会造成健康风险。同时,中国农科院农产品加工研究所研究员郭波莉团队开发了脱镉再造米工艺,通过确定镉在稻米籽粒中的分布(蛋白质是主要结合物质),优化碾米精度和加工技术,使处理后的稻米镉含量完全符合国家标准。

中国农科院党组书记陈萌山表示,这是农科院科技创新工程启动的首个区域发展类协同创新行动,旨在将协同创新落到实处,还农民一片“净土”。

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