行业领域

农、林、牧、渔业,农业

需求背景

糯稻是栽培稻的粘性变种，有籼糯和粳糯两个亚种。糯稻在东南亚很多地区被当作主食，通常用于制作汤圆、糖果、甜点、年糕、烤米饼、醪糟、黄酒、酱油和醋等传统食品、饮品和调味品，很多民族特色文化因之而构建，常被用于具有显著宗教特征和象征意义的祭祀、节日庆典和礼物馈赠等庄重场景。因糯米具较高的粘性、多微孔结构和良好的水稳定性，还常被用作增稠汤、布丁和婴儿食品的原料；此外，糯稻还广泛应用于医疗（药物缓释载体、胶囊），化妆品（面膜、乳液），工业胶，印刷和造纸等领域，具有重要的应用和经济价值。

镉是人体非必需元素，在自然界中常以化合物状态存在，一般含量很低，正常环境状态下，不会影响人体健康。镉和锌是同族元素，在自然界中镉常与锌、铅共生。当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒。镉被人体吸收后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中。其中，肾脏可吸收进入体内近1/3的镉，是镉中毒的"靶器官"。 其它脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积。由于镉损伤肾小管，病者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。特别具使骨骼的代谢受阻，造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状。由于水稻是容易富集镉的作物之一，因此常见在镉染区种植的水稻其大米超标的事件发生。

需解决的主要技术难题

由于水稻是容易富集镉的作物之一，因此常见在镉染区种植的水稻其大米超标的事件发生。选育镉低积累品种是预防糯米及衍生产品镉超标的根本性解决方案，而拥有可利用的镉低积累的品种资源是关键。

期望实现的主要技术目标

通过对当前规模化应用的糯稻亲本（材料）进行镉低吸附定向改良。采用基因编辑技术、定向回交和系统选育技术、米质重金属跟踪检测技术和水稻指纹图谱鉴定技术使相关品种在保持原有生物学特性基础上，其糯谷达到在“农用地污染风险管值-镉”【GB15618-2018】所涉农田生产的糙米镉含量标准符合食品安全国家标准-食品中污染物限量【GB2762-2017】要求。

需求解析

解析单位：“科创中国”沁农作物产业科技服务团（中国作物学会） 解析时间：2022-11-22

用户414634

四川农业大学

副教授

综合评价

该技术需求描述清楚，行业专家容易理解。由于工业“三废”排放，农药、化肥的大量施用，使得包括镉等重金属通过各种途径进入土壤，然后再通过水稻生产富集到稻米中。稻米镉污染已成为全球性的食品安全问题，选育低镉积累水稻新品种是当下解决稻米镉污染直接且最经济的途径。在水稻生产富集镉到稻米过程中，研究最清楚的是OsNramp5基因，OsNramp5是水稻根部细胞参与吸收外部Mn2+、Cd2+和Fe2+的主要转运蛋白，同时负责这些离子从根部向地上部的运输。osnramp5突变体极大降低了根部对Cd2+的吸收，从而减少了茎秆和籽粒中Cd2+的积累。该基因被克隆后，行业专家通过自然诱变筛选osnramp5突变体，或基因组编辑技术CRISPR/Cas9，定点突变了镉吸收主效基因OsNramp5，有效阻断水稻吸收镉的过程。特别是自然诱变筛选到的osnramp5突变体水稻材料，由于不涉及转基因过程，被认为是安全水稻材料。利用镉低积累品种资源作为镉低积累基因供体，高产优质抗病糯稻材料为受体，利用成熟的分子育种技术快速选育糯稻镉低积累的新品种是可行的。因此解决本需求完全可行，但还是有一定的难度。

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解析单位：“科创中国”沁农作物产业科技服务团（中国作物学会） 解析时间：2022-11-22

王世全

四川农业大学水稻研究所

副教授

综合评价

该技术需求描述清楚，行业专家容易理解。由于工业“三废”排放，农药、化肥的大量施用，使得包括镉等重金属通过各种途径进入土壤，然后再通过水稻生产富集到稻米中。稻米镉污染已成为全球性的食品安全问题，选育低镉积累水稻新品种是当下解决稻米镉污染直接且最经济的途径。在水稻生产富集镉到稻米过程中，研究最清楚的是OsNramp5基因，OsNramp5是水稻根部细胞参与吸收外部Mn2+、Cd2+和Fe2+的主要转运蛋白，同时负责这些离子从根部向地上部的运输。osnramp5突变体极大降低了根部对Cd2+的吸收，从而减少了茎秆和籽粒中Cd2+的积累。该基因被克隆后，行业专家通过自然诱变筛选osnramp5突变体，或基因组编辑技术CRISPR/Cas9，定点突变了镉吸收主效基因OsNramp5，有效阻断水稻吸收镉的过程。特别是自然诱变筛选到的osnramp5突变体水稻材料，由于不涉及转基因过程，被认为是安全水稻材料。通过引进以上镉低积累品种资源，利用成熟的分子育种技术快速选育镉低积累水稻新品种。因此解决本需求完全可行，但也有一定难度。

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