Учёные из Японии и Китая разработали технологию, которая позволяет выращивать рис с низким содержанием токсичного кадмия без потери питательных свойств. Рис активно накапливает этот тяжёлый металл из почвы, что создаёт риски для здоровья в регионах, где он является основой рациона. Ранее попытки селекции безопасных сортов приводили к тому, что растения хуже усваивали и полезные микроэлементы.
Исследователи из Университета Окаямы и их китайские коллеги применили технологию точечного редактирования генома к гену OsNramp5, который переносит металлы внутри растения. Они не отключали ген, а искали его модификацию, которая бы избирательно блокировала кадмий.
Для этого учёные создали свыше 1600 вариантов гена и выявили одну ключевую мутацию – замену аминокислоты изолейцина на треонин в соответствующем белке. Эта правка не затронула общую работу гена или его активность.
Полевые испытания на загрязнённой почве подтвердили эффективность метода. В зёрнах модифицированного риса концентрация кадмия оказалась на 48% ниже, чем у обычного – 0,07 мг/кг против 0,14 мг/кг. При этом содержание важных для организма железа, марганца и цинка не изменилось.
Как выяснили исследователи, изменённый ген стал более избирательным: он начал активнее переносить цинк в корни. Когда в корнях накапливался цинк, он по принципу конкуренции не давал кадмию перемещаться в стебли и зёрна.
По мнению авторов работы, полученный вариант гена поможет быстро вывести новые, более безопасные сорта риса для выращивания на территориях с умеренно загрязнённой почвой.