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尋找造成鎘米的基因座

 

圖片來源：維基百科

提到鎘米，大家應該都不會忘記發生在2001年的鎘米事件吧！2001年6月，農委會在一次例行農作物污染檢測時，發現彰化和美與雲林虎尾四件稻米受到鎘污染。 2001年9月5日，雲林縣地檢署前往臺灣色料廠採樣化驗，結果發現該廠廢水排放口渠道底泥中鎘含量高達177mg/kg，而雲林區底泥平均鎘含量為0.27mg/kg。 2001年11月陸續發現附近農田遭鎘污染，附近居民約有1/3尿液異常。

我們攝取含有鎘（元素符號Cd）的食物（如鎘米）後，鎘會與酶分子中的巰基（-SH）結合，置換出鋅等金屬正離子，影響抗氧化酶等的酶活性，導致自由基清除能力下降；另外鎘也會與鈣競爭離子通道位點，以及鈣相關的細胞信號轉導系統，干擾細胞代謝；鎘還會導致腎小管損害，可引起鈣、磷重吸收減少，再加上維生素D活化障礙，最終導致骨質疏鬆，也就是所謂的「痛痛病」。因此，必須嚴格監測環境與食物中的鎘含量。

稻米（Oryza sativa）被種植在遭到鎘污染的土壤後，會吸收鎘並將之累積於果實（稻米）中。當然土壤最好是不要遭到鎘污染，但稻米已被發現會選擇性的吸收並累積鎘，所以，是否能培育出不會累積鎘的水稻品系呢？

最近的研究，以兩個不同品系的水稻雜交，找到了與鎘累積相關的數量性狀基因座（QTL，quantitative trait loci）CF1。在水稻中，CF1與金屬運輸蛋白OsYSL2位於同一位置，但測試的結果發現OsYSL2不能與鎘結合。在水稻中，OsYSL2的功能是將鐵由跟往莖葉傳送。高量表現OsYSL2可以提升水稻吸收鐵離子的能力，間接抑制根部的鎘吸收基因 OsNramp5的表現，使鎘的吸收受到抑制。

分析不同品系的水稻後發現，來自於TQ品系的CF1基因座可以提升水稻對鐵的吸收能力，抑制對鎘的吸收；相對的，另一品系02428的CF1基因座就不會有這樣的效果。在水稻中主要的CF1基因座是屬於02428，因此研究團隊認為，若能將水稻的CF1基因座改為TQ品系的序列，應該可以降低水稻吸收鎘的傾向，降低稻米中的含鎘量。

參考文獻：

Li, L., Mao, D., Sun, L., Wang, R., Tan, L., Zhu, Y., Huang, H., Peng, C., Zhao, Y., Wang, J., Huang, D. and Chen, C. (2022), CF1 reduces grain-Cd levels in rice (Oryza sativa). Plant J. Accepted Author Manuscript. https://doi.org/10.1111/tpj.15736

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