稻米镉含量超标，既影响食粮安全，又影响稻米产业健康发展。若何破解这一珍惜？湖南省农业科学院湖南杂交水稻打算中心副主任、打算员李莉团队给出了他们的谜底。团队应用自主研发的染色体片断缺失型镉低蕴蓄水稻智能联想育种本事，奏效培育出我国首个通过国度品种核定的镉低蕴蓄水稻品种“西子3号”。无需特殊栽培阵势，它产出的稻米镉含量就远低于0.20毫克/千克的国度范例限量值。
日前，染色体片断缺失型镉低蕴蓄水稻智能联想育种本事入选2024年农业首要引颈性本事。
救急品种特色不安靖
农田泥土受到镉期侮，最严重的影响之一即是稻米会摄取和蕴蓄了过多的镉。镉含量超倡导稻米若被东谈主食用，将严重影响东谈主体健康。若何裁减水稻对镉的摄取和蕴蓄，一直是科研东谈主员关心的问题和打算重心。
在李莉团队开展这项打算之前，科研东谈主员已尝试在水稻出产中筛选出救急性镉低蕴蓄水稻品种。所谓救急性镉低蕴蓄水稻品种，主要指在现存杂交水稻组合中筛选出具有一定镉低蕴蓄特征的水稻品种。但从救急性镉低蕴蓄水稻品种的田间线路来看，其镉低蕴蓄特色存在不安靖性，且需要聘任特殊栽培阵势与之配套。
为照顾救急性镉低蕴蓄水稻在出产施行中出现的这一珍惜，李莉团队驱动探索打算，试图找到一种可在中、重度镉期侮农田赞成，无需特殊栽培阵势也能保合手安靖镉低蕴蓄特色的水稻资源。
卡通动漫“多年来，国表里果断了无数可育水稻表型，但未能发现安靖镉低蕴蓄种质。而水稻不育系一般不行自交结识，是以时常无法果断籽粒镉蕴蓄表型。咱们前期打算发现，籽粒镉蕴蓄表型由孢子体基因型决定，关于不育材料聘任即兴父本异交授粉结识的要津能果断其表型。因此，咱们驱动了大畛域、高强度的不育系籽粒镉含量果断。”李莉说。
匠心独具找到中枢种质
为此，团队匠心独具，开垦了不育系籽粒镉蕴蓄表型果断要津。这种要津好像旁边花期相遇的即兴可育材料，对三系不育系及未收复育性的两系不育系开展异交授粉。待不育系受精结识后，再果断其籽粒镉蕴蓄特色。“这种要津扩大了镉低蕴蓄资源筛选畛域。”湖南省农业科学院湖南杂交水稻打算中心打算员王天抗说。
团队将征集到的无数国表里杂交水稻亲本资源赞成于中、重度镉期侮田。2018年，团队旁边不育系籽粒镉蕴蓄表型果断要津，领先挖掘出安靖的镉低蕴蓄不育系珞红3A和珞红4A。果断截至泄漏，珞红3A和珞红4A在全镉含量为0.80毫克/千克泥土中赞成，籽粒镉含量分别为0.027毫克/千克和0.017毫克/千克；在全镉含量为5.00毫克/千克的泥土赞成，籽粒镉含量分别为0.043毫克/千克和0.037毫克/千克，大幅低于国度范例限量值。
为融会珞红3A、珞红4A镉低蕴蓄的遗传基础，团队旁边第二代和第三代高通量测序本事，对珞红4A进行了全基因组测序。他们发现，珞红3A和珞红4A的第7号染色体有一段长度为408481个碱基对并包含多个镉摄取、转运要害基因的大片断（Org）缺失，且在缺失处插入了一段长度为2980个碱基对的序列（Tons）。共分离熟识截至诠释，Org缺成仇水稻籽粒镉低蕴蓄性状存在细巧考虑。
“救急性品种的镉低蕴蓄特色不安靖，且需要连合后期灌水、退换pH值等栽培设施，操作比较复杂，农民谢却易接纳。咱们发掘的镉低蕴蓄种质具有安靖的镉低蕴蓄性状，这为选育安靖镉低蕴蓄水稻新品种提供了遑急的材料基础。”中国工程院院士、湖南省农业科学院党委文书柏连阳先容。
开垦精确分型本事体系
针对Org缺失及Tons插入，猫色成人网团队开发了共显性Taqman分子璀璨组合，开垦了水稻镉蕴蓄精确分型本事体系。王天抗说，这一体系可保险科研东谈主员在水稻苗期快速、精确地差别镉低蕴蓄、非镉低蕴蓄及杂合单株，准确率达100%。
李莉告诉记者，旁边该本事体系，团队以珞红3A、珞红4A转育的多基因团员镉低蕴蓄中间材料算作供体，以主推老例稻或杂交稻亲本算作受体，聘任杂交、回交育种政策，驱动品种选育。本事体系的应用，大大加快了团队镉低蕴蓄水稻品种创制速率。
在精确分型本事体系的基础上，团队最终开垦了团员镉低蕴蓄、抗病虫、优质、高产等分子璀璨远景和全基因组配景取舍的染色体片断缺失型镉低蕴蓄水稻智能联想育种本事，极大进步了镉低蕴蓄、优质、高产新品种的选育着力。
2020年起，团队选育出相宜在中、重度镉期侮稻区赞成的“西子3号”“西子9号”“西子17号”等高产优质镉低蕴蓄老例稻品种10个，“西3S”等镉低蕴蓄两系不育系2个，“西恢3号”“西恢5号”等镉低蕴蓄收复系7个，测配出“西两优4号”等镉低蕴蓄苗头组合2个。
“西子3号”在国度区试中的线路特别特殊，在2021年和2022年国度各区试点“西子3号”糙米镉含量仅为0.000—0.098毫克/千克，大幅低于国度限量范例0.20毫克/千克；米质概述评级为部标优2级，平均亩产565.03千克。
2021年，“西子系列”镉低蕴蓄水稻新品系在湖南省湘阴县镉期侮稻田领先开展熟识示范，示范面积160亩；2022年，其在湖南省湘潭县、赫山区、湘阴县等15个县区开展示范，总面积1155亩；2023年，其在湖南省表里13个县区开展示范，总面积600亩，均兑现安全出产，并在各示范点线路出极权贵的降镉成果。
李莉例如，“西子3号”“西子4号”“西子5号”“西子11号”“西两优2号”“西两优4号”的糙米平均镉含量分别为0.021毫克/千克、0.047毫克/千克、0.039毫克/千克、0.007毫克/千克、0.023毫克/千克、0.044毫克/千克，大幅低于国度限量范例值，与对照组比较降镉幅度达到95%以上。在镉低蕴蓄的基础上，“西子系列”镉低蕴蓄水稻还线路出了优质、高产特色，实在兑现了泥土镉超标稻田庐产出宽解大米。
2023年，“西子3号”成为我国首个通过国度核定的镉低蕴蓄水稻品种，可在湖南、江西、浙江、湖北等地的双季稻区的耕地安全旁边区（镉含量小于或等于1.5毫克/千克）开展晚稻赞成。
染色体片断缺失型镉低蕴蓄水稻智能联想育种本事助力我国兑现了镉低蕴蓄水稻首要品种选育的种质改进，引颈南边镉期侮稻区走上了绿色优质、增产增效之路，为食粮丰产、农业增效、农民增收、产业兴旺提供了遑急本事撑合手。
本年，“西子3号”已在我国长江中卑劣地区省份开展大面积履行赞成，这对保险食物安全、国度食粮安全具有遑急意旨。
“改日，咱们将重心攻关杂交水稻智能联想育种本事，培育超高产、口感好、镉低蕴蓄、多抗、广适的杂交水稻新品种校园春色学姐，为保险国度食粮安全作出应有孝敬。”柏连阳说。