Репортаж от Wedoany，Институт генетики и биологии развития Китайской академии наук в июне 2026 года объявил, что с помощью технологии редактирования оснований была проведена таргетная модификация ключевого транспортного гена OsNramp5, ответственного за поглощение кадмия рисом. Созданы превосходные искусственные аллельные варианты, обнаружен новый механизм, специфически снижающий поглощение кадмия без влияния на поглощение других ключевых ионов металлов, таких как марганец, что решило проблему совмещения низкого содержания кадмия и высокой урожайности. Соответствующие результаты исследований были опубликованы.
Кадмий не является необходимым элементом для роста растений, но при длительном поступлении в организм человека через почву, рис и пищевую цепочку он может вызывать серьезные проблемы со здоровьем, такие как нарушение функции почек, рак и остеопороз. OsNramp5 является ключевым транспортным белком, отвечающим за перенос кадмия из корней в стебли риса, а также за перенос ионов марганца и других ионов металлов, необходимых для роста растений. Нокаут гена OsNramp5 может эффективно снизить транспорт кадмия, но также приводит к дефициту других необходимых металлических элементов, что значительно снижает урожайность риса.
Исследовательская группа, используя ген OsNramp5 риса в качестве мишени, применила одноосновный редактор и стратегию насыщающего мутагенеза на основе редактирования оснований, разработав 238 sgRNA и создав крупномасштабную библиотеку мутантов для отбора превосходных аллельных вариантов с низким содержанием кадмия, высоким содержанием марганца и без снижения урожайности. В ходе исследования была идентифицирована ключевая мутация сайта, а именно замена изолейцина на треонин в 441-м положении белка OsNramp5 (I441T). Содержание кадмия в зернах этого мутанта значительно снизилось, полевые испытания показали значительное снижение содержания кадмия в неочищенном рисе, при этом урожайность и агрономические признаки остались неизменными. Высота растений, количество побегов, урожайность с одного растения и биомасса соломы не имели существенных отличий от дикого типа, а содержание ключевых микронутриентов, таких как марганец, цинк и железо, в зернах оставалось стабильным.
Исследование дополнительно подтвердило, что помимо известных транспортных функций кадмия и марганца, OsNramp5 также обладает функцией транспорта цинка. Мутация I441T значительно повышает его селективность к цинку, что приводит к повышению концентрации цинка в клетках корней, конкурентно ингибируя загрузку кадмия в ксилему и уменьшая накопление кадмия в зернах. Этот механизм, не изменяя уровень экспрессии OsNramp5, его белковую abundancy и субклеточную локализацию, а также не ослабляя транспортную активность марганца, позволяет точно снизить содержание кадмия за счет изменения селективности субстрата, что является идеальной стратегией селекции.
Данное исследование предоставляет новую стратегию селекции риса со значительно сниженным содержанием кадмия в зернах, без влияния на урожайность и содержание полезных питательных элементов, что имеет важное значение для обеспечения продовольственной безопасности.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
