Manteniendo el cadmio tóxico fuera del arroz, la forma genética


El arroz es un alimento básico para casi la mitad de la población mundial. Sin embargo, acumula más cadmio del suelo que otros cereales como la cebada y el trigo. 


por la Universidad de Okayama


Los informes estiman que entre el 40% y el 65% de nuestra ingesta total de cadmio, un metal pesado tóxico, proviene del arroz. Comer arroz contaminado con cadmio representa un grave riesgo para la salud de los humanos, ya que condiciones como la enfermedad de Itai-itai se asocian con un alto consumo de cadmio.

Anteriormente se han realizado esfuerzos para reducir la cantidad de cadmio en el arroz a través de métodos como la importación de suelo limpio, la gestión del agua y la mezcla de suelo contaminado con biocarbón y cal. Sin embargo, estos métodos requieren mucho tiempo y son costosos. Para remediarlo, los científicos recurrieron al mestizaje para cultivar arroces que acumulan menos cadmio.

«Hemos estado trabajando en los mecanismos de acumulación de cadmio en el arroz y la cebada durante mucho tiempo y hemos identificado varios genes clave involucrados en su acumulación», dice el profesor Jian Feng Ma, afiliado al Instituto de Ciencias y Recursos Vegetales en Universidad de Okayama, Japón. Recientemente, el profesor Ma publicó un artículo en la revista Nature Food que detalla los mecanismos genéticos que juegan un papel en este proceso.

Después de examinar 132 accesiones de arroz, el profesor Ma y los miembros de su grupo de investigación descubrieron que el gen OsNramp5, cuando se duplicaba en tándem, reducía la acumulación de cadmio en Pokkali, una variedad de arroz que se cultiva desde hace 3000 años en Kerala. India. Según informes anteriores, OsNramp5 codifica una proteína transportadora de cadmio y manganeso en el arroz. El mismo gen, cuando se duplica en tándem, aumenta la absorción de ambos minerales en las células de la raíz. En consecuencia, el manganeso compite con el cadmio en las células por la translocación a los brotes, lo que a su vez reduce la acumulación de cadmio en estas partes.

Los científicos descubrieron que, de las 132 accesiones de arroz, la duplicación en tándem de OsNramp5 se encontró naturalmente solo en Pokkali, que puede crecer en suelos costeros cargados de sal.

Los investigadores también notaron que el nivel de expresión espacial de OsNramp5 siempre fue dos veces más alto en las raíces de Pokkali que en las raíces de Koshihikari.

Como Pokkali almacena niveles extremadamente bajos de cadmio en sus brotes, los científicos introgresaron (un término para la transferencia de información genética entre especies) en el gen OsNramp5 duplicado en Koshihikari, una variedad de arroz que es muy popular en Japón pero que acumula niveles relativamente altos de cadmio. Al explicar cómo la reproducción dirigida puede ayudar a los humanos, el profesor Ma dice que «identificaron un gen responsable de la acumulación diferencial de cadmio en el grano de arroz en función de las variaciones naturales en la acumulación de cadmio. Luego, aplicamos este gen para reproducir con éxito cultivares de arroz con baja acumulación de cadmio». en el grano».

El equipo encontró que el cultivar Koshihikari con el gen duplicado acumuló cantidades significativamente más bajas de cadmio sin comprometer la calidad o el rendimiento del grano.

Al contar los beneficios de una variedad de arroz con baja acumulación de cadmio, el profesor Ma explica que «el cadmio es un metal pesado tóxico y amenaza nuestra salud a lo largo de la cadena alimentaria. Nuestro estudio proporcionó un material útil para cultivar variedades de arroz con baja acumulación de cadmio, que contribuye a producir alimentos seguros y saludables. Esperamos que este gen sea ampliamente utilizado en el mejoramiento de diferentes cultivares de arroz con baja acumulación de cadmio. Esto nos protegerá del envenenamiento por cadmio».


Más información: Jian Ma, La duplicación de un gen transportador de manganeso/cadmio reduce la acumulación de cadmio en el grano de arroz, 

Nature Food (2022). DOI: 10.1038/s43016-022-00569-w . 



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