In Pokkali, a causa della duplicazione di OsNramp5, le radici assorbono più Mn e Cd nelle cellule radicali rispetto ad altre varietà di riso (ad esempio, Koshihikari). La maggior parte del Cd assorbito tramite OsNramp5 viene sequestrato nei vacuoli da OsHMA3, mentre la maggior parte del Mn viene traslocato nei germogli tramite OsMTP9. Una maggiore concentrazione di Mn nelle cellule radicali compete con Cd per un trasportatore di efflusso non identificato, con conseguente diminuzione del carico di Cd nello xilema e successivamente nei germogli e nei grani. La freccia tratteggiata mostra un carico di Cd ridotto da Mn elevato. I colori ciano e viola indicano rispettivamente Mn e Cd. Credito:Jian Feng Ma, Università di Okayama
Il riso è un alimento base per quasi metà della popolazione mondiale. Tuttavia, accumula più cadmio dal suolo rispetto ad altri cereali come l'orzo e il grano. I rapporti stimano che il 40-65% della nostra assunzione totale di cadmio, un metallo pesante tossico, provenga dal riso. Mangiare riso contaminato da cadmio rappresenta un serio rischio per la salute dell'uomo, con condizioni come la malattia di Itai-itai associate a un'elevata assunzione di cadmio.
In precedenza sono stati compiuti sforzi per ridurre la quantità di cadmio nel riso attraverso metodi come l'importazione di terreno pulito, la gestione dell'acqua e la miscelazione del terreno contaminato con biochar e calce. Tuttavia, questi metodi richiedono tempo e denaro. Per rimediare a questo, gli scienziati si sono rivolti all'incrocio per coltivare riso che accumulano meno cadmio.
"Lavoriamo da molto tempo sui meccanismi di accumulo del cadmio nel riso e nell'orzo e abbiamo identificato diversi geni chiave coinvolti nel suo accumulo", afferma il prof. Jian Feng Ma, affiliato all'Istituto di scienze e risorse vegetali di Università di Okayama, Giappone. Di recente, il Prof Ma ha pubblicato un articolo sulla rivista Nature Food dettagliando i meccanismi genetici che giocano un ruolo in questo processo.
Dopo aver esaminato 132 accessioni di riso, il Prof Ma e i membri del suo gruppo di ricerca hanno scoperto che il gene OsNramp5, quando duplicato in tandem, riduce l'accumulo di cadmio in Pokkali, una varietà di riso coltivata da 3000 anni in Kerala, India. Secondo rapporti precedenti, OsNramp5 codifica per una proteina trasportatrice di cadmio e manganese nel riso. Lo stesso gene, quando duplicato in tandem, aumenta l'assorbimento di entrambi i minerali nelle cellule radicali. Di conseguenza, il manganese compete con il cadmio nelle cellule per la traslocazione ai germogli, che a sua volta riduce l'accumulo di cadmio in queste parti.
Gli scienziati hanno scoperto che delle 132 accessioni di riso, la duplicazione in tandem di OsNramp5 si trova naturalmente solo a Pokkali, che può crescere nel suolo costiero ricco di sale.
I ricercatori hanno anche notato che il livello di espressione spaziale di OsNramp5 era sempre circa due volte più alto nelle radici di Pokkali rispetto a quello nelle radici di Koshihikari.
Poiché Pokkali immagazzina cadmio estremamente basso nei suoi germogli, gli scienziati hanno introdotto (un termine per il trasferimento di informazioni genetiche tra le specie) il gene duplicato OsNramp5 in Koshihikari, una varietà di riso che è molto popolare in Giappone ma accumula livelli relativamente alti di cadmio. Spiegando come l'allevamento mirato può aiutare gli esseri umani, il prof. Ma afferma che "hanno identificato un gene responsabile dell'accumulo differenziale di cadmio nei chicchi di riso in base alle variazioni naturali nell'accumulo di cadmio. Quindi, abbiamo applicato questo gene per allevare con successo cultivar di riso con un basso accumulo di cadmio. nel grano."
Il team ha scoperto che la cultivar Koshihikari con il gene duplicato accumulava quantità significativamente inferiori di cadmio senza compromettere la qualità o la resa del grano.
Raccontando i vantaggi di una varietà di riso a basso accumulo di cadmio, il Prof. Ma spiega che "il cadmio è un metallo pesante tossico e minaccia la nostra salute attraverso la catena alimentare. Il nostro studio ha fornito un materiale utile per l'allevamento di varietà di riso con un basso accumulo di cadmio, che contribuisce a produrre cibo sano e sicuro. Ci auguriamo che questo gene sia ampiamente utilizzato nell'allevamento di diverse cultivar di riso con un basso accumulo di cadmio. Questo ci proteggerà dall'avvelenamento da cadmio". + Esplora ulteriormente
