抗铝生物技术将开拓酸性耕地


这张地图显示了世界范围的土壤酸度。酸性土壤中铝的毒性影响了世界近一半耕地的作物生产，主要在非洲、亚洲和南美洲的发展中国家。

来源：news.cornell.edu，作者：Krishna Ramanujan，翻译：基因农业网（鹿梦琪，沈文荷）

全球高达40%可开发耕地由于铝的毒性无法耕作，解决方法即将推出：康奈尔大学农业科学家的报告中提到一种基因，这种基因表达出来的蛋白质能使水稻能耐受酸性土壤中的有毒金属。

所有的谷物中最能对铝耐受的是水稻。酸性的土壤中的3价铝离子对植物根系非常有害，会极大降低作物产量。与此同时，在耕地日益稀少的情况下科学家们不得不努力想办法养活不断增长的世界人口。

《美国国家科学院院刊》4月11日发表的一项研究中，研究人员解释了大米中的NRAT1基因如何让铝元素远离根部细胞壁并防止它进入细胞产生麻烦。它会被隔离在液泡中，不会造成任何损害。

“这项研究打开了使用NRAT1提高其他谷类作物耐受铝的大门。” ，论文的资深作者，康奈尔大学的植物和生物学副教授Leon Kochian说。他还是位于康奈尔的美国农业部(USDA)罗伯特•w•霍利中心农业和健康中心的主管。论文的第一作者Jian-Yong Li是康奈尔大学博伊斯汤普森植物科学研究所的博士后研究员。

研究人员还包括康奈尔大学水稻遗传学家Susan McCouch，她之前与Kochian 共同指导了这个项目。基于McCouch实验室对多种水稻进行测序以判断耐受铝的实验她把注意力放在了NRAT1上。在这篇论文中，他们检测了24个水稻基因序来判断其铝的耐受性和敏感度。根据得到的DNA序列，他们确定了NRAT1基因的铝耐受性。

在比较NRAT1基因的抗铝性和敏感度时，他们发现微小但一些关键的序列变化会影响NRAT1蛋白质是否能更有效把铝离子从根细胞壁运走，以防止铝进入细胞破坏正在生长的根尖细胞的细胞壁。他们还发现DNA序列中的一些差异使NRAT1基因在耐受铝水稻中的高表达。

研究人员随后检测了在插入NRAT1基因后拟南芥的铝耐受性，出现了两种情况，但 NRAT1基因大大提高了铝耐受性的铝耐受性。

这些发现表明这个基因可以用来提高其它植物的铝耐受性，这将有利于全世界酸性土壤中生长的作物。

Kochian说：“我们有可能提高作物对酸性土壤的适应性。”“可能其它一些作物的NRAT1基因没有高表达，但我们可以找到方法开发这些基因或使用生物技术将水稻的NRAT1基因引入其它作物。”

这项研究是美国农业部农业和食品研究专项资助项目。

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