遺伝学を利用して米からカドミウムを排除する.
研究者によると、トランスポーター遺伝子の複製は、品質や収量を損なうことなく、米への有毒なカドミウムの蓄積を減らします。
米は、世界人口のほぼ半分にとって主食です。ただし、大麦や小麦などの他の穀物と比較すると、土壌からより多くのカドミウムを吸収します。報告によると、米は有毒な重金属カドミウムの総食事摂取量の 40 ～ 65% を占めています。カドミウムで汚染された米を消費する人々は、過剰なカドミウムの消費がイタイイタイ病などの状態に関連しているため、健康に重大な危険に直面しています.
きれいな土壌を輸入し、水を管理し、汚染された土壌をバイオチャーと石灰と組み合わせることにより、米のカドミウムの量を減らすための以前の努力が行われてきました.ただし、これらの手法には多くの時間と費用がかかります。これに対処するために、科学者は交雑育種を使用して、カドミウムの蓄積が少ないイネを栽培してきました.
ポッカリでは、OsNramp5 が重複しているため、他のイネ品種 (コシヒカリなど) と比較して、根がより多くの Mn と Cd を根の細胞に取り込みます。 OsNramp5 を介して取り込まれたほとんどの Cd は OsHMA3 によって液胞に隔離されますが、ほとんどの Mn は OsMTP9 を介してシュートに移動します。根細胞の Mn 濃度が高いと、未確認の排出トランスポーターを求めて Cd と競合し、その結果、木部への Cd の負荷が減少し、その後、シュートや穀物への負荷が減少します。点線の矢印は、高 Mn による Cd 負荷の減少を示しています。シアンと紫の色は、それぞれ Mn と Cd を示します。クレジット:Jian Feng Ma、岡山大学
「私たちは長い間、米と大麦におけるカドミウム蓄積のメカニズムに取り組んでおり、その蓄積に関与するいくつかの重要な遺伝子を特定しました」と、岡山植物科学資源研究所に所属するJian Feng Ma教授は述べています。大学、日本。最近、馬教授はジャーナル Nature Food に論文を発表しました。 このプロセスで役割を果たす遺伝的メカニズムの詳細。
馬教授と彼の研究チームのメンバーは、132 系統のイネを調査し、遺伝子 OsNramp5 がタンデムに複製されると、インドのケララ州で 3000 年にわたって栽培されているイネの一種であるポッカリのカドミウムの蓄積を減少させることを発見しました。以前の研究によると、OsNramp5 はイネのカドミウムとマンガンの輸送体タンパク質をコードしています。同じ遺伝子がタンデムに複製されると、両方のミネラルの根細胞への吸収が増加します。その結果、マンガンとカドミウムは細胞内でシュートへの移行をめぐって競合し、カドミウムがこれらの領域に蓄積するのを抑制します.
OsNramp5 のタンデム重複は、132 のイネ系統のうちの 1 つであるポッカリのみに自然に存在することが研究者によって発見されました。ポッカリは、塩分の多い沿岸土壌で生育することができます。
研究者はまた、OsNramp5 の空間発現レベルが、コシヒカリよりもポッカリの根で一貫して約 2 倍であることも発見しました。
ポッカリはその新芽に非常に低いカドミウムを蓄えているため、科学者たちはコシヒカリに重複した OsNramp5 遺伝子を遺伝子移入 (種を越えた遺伝情報の伝達を表す用語) しました。馬教授は、標的育種が人間にどのように役立つかを説明し、次のように述べています。次に、この遺伝子を適用して、穀物へのカドミウムの蓄積が少ないイネ品種の育種に成功しました。」
チームは、重複した遺伝子を持つコシヒカリ品種が、穀物の品質や収量を損なうことなく、大幅に少量のカドミウムを蓄積することを発見しました.
馬教授は、カドミウムの蓄積が少ない品種の利点について詳しく説明し、次のように説明しています。私たちの研究は、安全で健康的な食品の生産に貢献するカドミウム蓄積の少ないイネの育種に有用な素材を提供しました。この遺伝子が、カドミウム蓄積の少ないさまざまなイネ品種の育種に広く使用されることを願っています。これにより、カドミウム中毒から私たちを守ることができます。」
参考文献：「マンガン/カドミウム輸送遺伝子の重複は、米粒中のカドミウム蓄積を減少させる」 エン・ユー、王文光、山路直樹、福岡修一、チェ・ジン、上野大生、安藤つゆ、鄧鳳林、堀清純、矢野正博、任Fang Shen と Jian Feng Ma、2022 年 8 月 18 日、Nature Food .
DOI:10.1038/s43016-022-00569-w
この研究は、日本学術振興会から資金提供を受けました。
