Hold giftig cadmium ude af ris på den genetiske måde

Ris er en basisfødevare for næsten halvdelen af ​​verdens befolkning. Det akkumulerer dog mere cadmium fra jorden end andre kornsorter som byg og hvede. Rapporter anslår, at 40-65 % af vores samlede indtag af cadmium, et giftigt tungmetal, kommer fra ris. At spise cadmium-forurenet ris udgør en alvorlig sundhedsrisiko for mennesker, hvor tilstande som Itai-itai-sygdom er forbundet med højt cadmiumindtag.

Der er tidligere gjort en indsats for at reducere mængden af ​​cadmium i ris gennem metoder som import af ren jord, vandhåndtering og blanding af forurenet jord med biokul og kalk. Disse metoder er dog tidskrævende og dyre. For at afhjælpe dette har forskere vendt sig til krydsning for at dyrke ris, der akkumulerer mindre cadmium.

"Vi har arbejdet på mekanismerne for cadmiumakkumulering i ris og byg i lang tid og har identificeret flere nøglegener, der er involveret i dets ophobning," siger prof. Jian Feng Ma, der er tilknyttet Institut for Plantevidenskab og Ressourcer på Okayama Universitet, Japan. For nylig offentliggjorde Prof Ma en artikel i tidsskriftet Nature Food detaljerede de genetiske mekanismer, der spiller en rolle i denne proces.

Efter at have undersøgt 132 accessions af ris, fandt Prof Ma og medlemmerne af hans forskningsgruppe ud af, at genet, OsNramp5, når det blev duplikeret i tandem, reducerede akkumuleringen af ​​cadmium i Pokkali, en række ris, der er blevet dyrket i 3000 år i Kerala, Indien. Ifølge tidligere rapporter koder OsNramp5 for et cadmium- og mangantransportprotein i ris. Det samme gen, når det duplikeres i tandem, vender sig for at øge optagelsen af ​​begge mineraler i rodcellerne. Følgelig konkurrerer mangan med cadmium i cellerne om translokation til skuddene, hvilket igen reducerer ophobningen af ​​cadmium i disse dele.

Forskerne fandt ud af, at ud af de 132 tilslutninger af ris, blev tandemduplikationen af ​​OsNramp5 naturligt kun fundet i Pokkali, som kan vokse i saltfyldt kystjord.

Forskerne bemærkede også, at det rumlige udtryksniveau af OsNramp5 altid var omkring to gange højere i rødderne af Pokkali end i rødderne af Koshihikari.

Da Pokkali opbevarer ekstremt lavt cadmium i sine skud, introgresserede forskerne (en betegnelse for overførsel af genetisk information på tværs af arter) det duplikerede OsNramp5-gen i Koshihikari, en række ris, der er meget populær i Japan, men som akkumulerer relativt høje niveauer af cadmium. For at forklare, hvordan målrettet avl kan hjælpe mennesker, siger Prof. Ma, at de "identificerede et gen, der er ansvarlig for differentiel akkumulering af cadmium i riskorn baseret på naturlige variationer i cadmiumakkumulering. Derefter anvendte vi dette gen til succesfuldt at opdrætte riskultivarer med lav cadmiumakkumulering. i kornet."

Holdet fandt ud af, at Koshihikari-kultivaren med det duplikerede gen akkumulerede betydeligt lavere mængder af cadmium uden at komplicere kornkvaliteten eller udbyttet.

Prof. Ma fortæller om fordelene ved en lav-cadmium-akkumulerende rissort, og forklarer, at "cadmium er et giftigt tungmetal og truer vores sundhed gennem fødekæden. Vores undersøgelse gav et nyttigt materiale til forædling af rissorter med lav cadmiumakkumulering, som bidrager til at producere sikker og sund mad. Vi håber, at dette gen vil blive brugt i vid udstrækning i avl af forskellige rissorter med lav cadmiumophobning. Dette vil beskytte os mod cadmiumforgiftning." + Udforsk yderligere

Kostkomponenter nedsætter biotilgængeligheden af ​​cadmium i ris