近日，生命科学学院作物抗逆育种与减灾国家地方联合工程实验室李晓玉教授团队在《The Crop Journal》期刊（中科院一区，TOP）在线发表题为“CRISPR/Cas9-mediated editing of ZmNRAMPL5 generates maize with reduced cadmium accumulation and uncompromised yield”的论文，首次揭示玉米基因ZmNRAMPL5在镉吸收中的核心作用，并利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制出低镉积累、产量稳定的新型玉米种质。
玉米（Zea mays L.）作为全球粮食与饲料供应的核心作物，其地上部青贮饲料是牲畜养殖的重要来源。然而，工业化进程引发的土壤重金属污染，尤其是镉（Cd）的积累，正通过玉米籽粒和茎叶进入食物链，威胁着全球食品与饲料安全。据研究，镉污染农田中玉米的镉吸收量严重超标，直接导致粮食减产，影响牲畜健康和食品安全。
ZmNRAMPL5属于天然抗性相关巨噬细胞蛋白（NRAMPs）家族，是玉米吸收镉的“关键开关”。在酵母系统中异源表达该基因时，镉摄取能力显著增强。通过CRISPR/Cas9敲除ZmNRAMPL5后，突变体在镉胁迫下表现优异：镉积累量降低60%以上，耐镉能力提升，且单穗产量较野生型提高80%（轻度污染）和60%（中度污染）。茎秆、叶片和籽粒的镉含量均远低于中国国家安全限值（籽粒≤0.1 mg/kg，秸秆≤1.0 mg/kg），实现‘降镉保产’，具备在镉污染农田中规模化生产的潜力。该研究不仅为培育耐镉玉米提供了新策略，更为镉污染农田的粮食安全提供了新的解决方案。
安徽农业大学生命科学学院博士研究生王子萌和硕士研究生孙雯为该文的第一作者，李晓玉教授、顾龙江副教授和程备久教授为通讯作者。本研究得到安徽省重点研发项目（2023n06020023）的资助。