Rijst is een hoofdvoedsel voor bijna de helft van de wereldbevolking. Het verzamelt echter meer cadmium uit de bodem dan andere granen zoals gerst en tarwe. Rapporten schatten dat 40-65% van onze totale inname van cadmium, een giftig zwaar metaal, afkomstig is van rijst. Het eten van met cadmium verontreinigde rijst vormt een ernstig gezondheidsrisico voor de mens, waarbij aandoeningen zoals de ziekte van Itai-itai in verband worden gebracht met een hoge inname van cadmium.

Er zijn eerder pogingen gedaan om de hoeveelheid cadmium in rijst te verminderen door methoden zoals het importeren van schone grond, waterbeheer en het mengen van verontreinigde grond met biochar en kalk. Deze methoden zijn echter tijdrovend en duur. Om dit te verhelpen, zijn wetenschappers overgestapt op kruisingen om rijst te verbouwen die minder cadmium bevat.

"We werken al heel lang aan de mechanismen van cadmiumaccumulatie in rijst en gerst en hebben verschillende sleutelgenen geïdentificeerd die betrokken zijn bij de accumulatie ervan", zegt prof. Jian Feng Ma, die is verbonden aan het Institute of Plant Sciences and Resources bij Okayama-universiteit, Japan. Onlangs publiceerde Prof Ma een artikel in het tijdschrift Nature Food detaillering van de genetische mechanismen die een rol spelen in dit proces.

Na onderzoek van 132 toevoegingen van rijst, ontdekten Prof Ma en de leden van zijn onderzoeksgroep dat het gen, OsNramp5, wanneer het in tandem werd gedupliceerd, de accumulatie van cadmium in Pokkali verminderde, een rijstvariëteit die al 3000 jaar wordt verbouwd in Kerala, Indië. Volgens eerdere rapporten codeert OsNramp5 voor een cadmium- en mangaantransporteiwit in rijst. Hetzelfde gen, wanneer het in tandem wordt gedupliceerd, verandert om de opname van beide mineralen in de wortelcellen te verhogen. Bijgevolg concurreert mangaan met cadmium in de cellen voor translocatie naar de scheuten, wat op zijn beurt de ophoping van cadmium in deze delen vermindert.

De wetenschappers ontdekten dat van de 132 toevoegingen van rijst, de tandemduplicatie van OsNramp5 van nature alleen werd gevonden in Pokkali, dat kan groeien in met zout beladen kustgrond.

De onderzoekers merkten ook op dat het ruimtelijke expressieniveau van OsNramp5 altijd ongeveer twee keer hoger was in de wortels van Pokkali dan dat in de wortels van Koshihikari.

Omdat Pokkali extreem weinig cadmium opslaat in zijn scheuten, hebben de wetenschappers (een term voor de overdracht van genetische informatie tussen soorten) het gedupliceerde OsNramp5-gen toegevoegd aan Koshihikari, een rijstvariëteit die erg populair is in Japan, maar relatief veel cadmium bevat. Prof. Ma legt uit hoe gerichte veredeling mensen kan helpen en zegt dat ze "een gen hebben geïdentificeerd dat verantwoordelijk is voor differentiële accumulatie van cadmium in rijstkorrels op basis van natuurlijke variaties in cadmiumaccumulatie. Vervolgens hebben we dit gen toegepast om met succes rijstcultivars te kweken met een lage cadmiumaccumulatie in het graan."

Het team ontdekte dat de Koshihikari-cultivar met het gedupliceerde gen significant lagere hoeveelheden cadmium accumuleerde zonder dat dit ten koste ging van de graankwaliteit of opbrengst.

Prof. Ma vertelt over de voordelen van een rijstvariëteit met een laag cadmiumgehalte en legt uit dat "cadmium een ​​giftig zwaar metaal is en onze gezondheid via de voedselketen bedreigt. Onze studie leverde een bruikbaar materiaal op voor het kweken van rijstvariëteiten met een lage cadmiumaccumulatie, draagt ​​bij aan de productie van veilig en gezond voedsel. We hopen dat dit gen op grote schaal zal worden gebruikt bij het veredelen van verschillende rijstrassen met een lage cadmiumaccumulatie. Dit zal ons beschermen tegen cadmiumvergiftiging." + Verder verkennen

Voedingscomponenten verlagen de biologische beschikbaarheid van cadmium in rijst