أخبار ar.wedoany.com، أعلن معهد علم الوراثة وعلم الأحياء التنموي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم في يونيو 2026، عن تحقيق اختراق في تربية الأرز منخفض الكادميوم وعالي الإنتاجية، وذلك من خلال استخدام تقنية تحرير القواعد النيتروجينية لاستهداف الجين المسؤول عن نقل الكادميوم في الأرز (OsNramp5). وقد تمكن الفريق البحثي من إنشاء متغيرات أليلية صناعية متميزة، واكتشاف آلية جديدة تعمل على تقليل امتصاص الكادميوم بشكل خاص دون التأثير على امتصاص المعادن الأساسية الأخرى مثل المنغنيز، مما يحل المعضلة المتمثلة في صعوبة الجمع بين انخفاض الكادميوم وارتفاع الإنتاجية. وقد تم نشر النتائج البحثية ذات الصلة بشكل رسمي.
الكادميوم ليس عنصرًا ضروريًا لنمو النباتات، ولكن دخوله إلى جسم الإنسان عبر سلسلة التربة-الأرز-الغذاء واستهلاكه على المدى الطويل، يؤدي إلى مشاكل صحية خطيرة مثل تلف الكلى والسرطان وهشاشة العظام. يُعد بروتين OsNramp5 الناقل الرئيسي المسؤول عن نقل الكادميوم من الجذور إلى الساق في الأرز، كما أنه مسؤول أيضًا عن نقل أيونات المنغنيز وغيرها من أيونات المعادن الضرورية لنمو النبات. يؤدي تعطيل جين OsNramp5 إلى تقليل نقل الكادميوم بشكل فعال، ولكنه يتسبب أيضًا في نقص العناصر المعدنية الأساسية الأخرى، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في إنتاجية الأرز.
استهدف الفريق البحثي جين OsNramp5 في الأرز، واستخدم محرر القواعد النيتروجينية الأحادية، واعتمد استراتيجية الطفرات المشبعة بتحرير القواعد النيتروجينية، حيث صمم 238 من sgRNA، وأنشأ مكتبة طفرات واسعة النطاق، لفحص المتغيرات الأليلية المتميزة التي تتميز بانخفاض الكادميوم وارتفاع المنغنيز وعدم انخفاض الإنتاجية. حددت الدراسة طفرة في موقع رئيسي، وهي تحويل الحمض الأميني إيزوليوسين في الموضع 441 من بروتين OsNramp5 إلى ثريونين (I441T). أظهرت هذه الطفرة انخفاضًا ملحوظًا في محتوى الكادميوم في الحبوب، وأظهرت التجارب الحقلية انخفاضًا ملحوظًا في محتوى الكادميوم في الأرز البني، مع بقاء الإنتاجية والصفات الزراعية دون تغيير، حيث لم يظهر ارتفاع النبات وعدد الفروع وإنتاجية النبات الواحد والكتلة الحيوية للقش اختلافات جوهرية عن النوع البري، كما استقرت مستويات العناصر الغذائية الدقيقة الرئيسية مثل المنغنيز والزنك والحديد في الحبوب.
أكدت الدراسة أيضًا أن بروتين OsNramp5، بالإضافة إلى وظائفه المعروفة في نقل الكادميوم والمنغنيز، يمتلك أيضًا وظيفة نقل الزنك. تعمل طفرة I441T على تعزيز انتقائيته للزنك بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى ارتفاع تركيز أيونات الزنك داخل خلايا الجذور، وبالتالي تثبيط تنافسي لتحميل الكادميوم إلى الخشب، مما يقلل من تراكم الكادميوم في الحبوب. تمثل هذه الآلية استراتيجية تربية مثالية، حيث تحقق خفضًا دقيقًا للكادميوم من خلال إعادة تشكيل انتقائية الركيزة، دون تغيير مستوى التعبير الجيني لـ OsNramp5 أو وفرة البروتين أو توطينه تحت الخلوي، ودون إضعاف نشاط نقل المنغنيز.
توفر هذه الدراسة استراتيجية تربية جديدة تمامًا لإنتاج أرز ينخفض فيه محتوى الكادميوم في الحبوب بشكل كبير، مع عدم التأثير على الإنتاجية والعناصر الغذائية المفيدة، مما له أهمية كبيرة في ضمان الأمن الغذائي.
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
