es.wedoany.com Noticia: El Dr. Sheng Huang y el profesor Jianfeng Ma del Instituto de Ciencias Vegetales y Recursos de la Universidad de Okayama, en colaboración con el equipo del profesor Jiayang Li del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia China de Ciencias, han descubierto una mutación puntual beneficiosa en el gen transportador de metales OsNramp5 del arroz mediante tecnología de edición precisa de bases, logrando desarrollar una variedad de arroz con un contenido de cadmio reducido en un 48% sin afectar la absorción de nutrientes esenciales ni el rendimiento.

La contaminación por cadmio representa una grave amenaza para la seguridad alimentaria mundial. Como metal pesado tóxico y cancerígeno, el cadmio puede acumularse en los suelos agrícolas debido a la industrialización y urbanización, y posteriormente ingresar en la cadena alimentaria humana. El arroz es particularmente susceptible, ya que absorbe más cadmio que otros cultivos de cereales principales, convirtiéndose en la principal fuente de exposición dietética al cadmio para casi la mitad de la población mundial. Aunque los investigadores han buscado durante mucho tiempo desarrollar variedades de arroz con bajo contenido de cadmio, los métodos existentes a menudo reducen la absorción de nutrientes esenciales o afectan el crecimiento y rendimiento del cultivo, limitando su utilidad práctica.

El equipo de investigación realizó una mutagénesis saturante del gen OsNramp5, generando más de 1600 variedades de arroz editadas genéticamente mediante editores de bases de adenina y citosina. Tras examinar cientos de líneas, identificaron variantes que reducían la acumulación de cadmio mientras mantenían una absorción normal de manganeso y el rendimiento de las plantas. El estudio encontró que la sustitución del aminoácido 441 de isoleucina por treonina (OsNramp5I441T) produjo los resultados más prometedores. Este hallazgo fue publicado el 18 de junio de 2026 en el volumen 123 de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos (PNAS).

Tras identificar el mutante más prometedor, los investigadores realizaron análisis fisiológicos detallados, estudios de expresión génica, experimentos de localización de proteínas, ensayos de transporte en levaduras y pruebas de campo en suelos contaminados con cadmio. Los resultados mostraron que la mutación OsNramp5I441T redujo la acumulación de cadmio en tallos, hojas y granos sin alterar la expresión génica, la abundancia de proteínas, la localización celular ni el rendimiento. En los experimentos de campo, la concentración de cadmio en el arroz integral disminuyó un 48%, pasando de 0,14 mg/kg en plantas de tipo silvestre a 0,07 mg/kg en plantas editadas, mientras que las concentraciones de micronutrientes esenciales como hierro, manganeso y zinc se mantuvieron sin cambios.

Investigaciones adicionales revelaron el mecanismo de acción de este cambio de un solo aminoácido. Se sabe que OsNramp5 transporta manganeso y cadmio, pero los investigadores descubrieron que también transporta zinc. La mutación I441T aumentó la preferencia del transportador por el zinc, lo que provocó una mayor acumulación de zinc en las células de la raíz. Este zinc elevado compite posteriormente con el cadmio durante el transporte de la raíz a la parte aérea, reduciendo el movimiento del cadmio hacia la parte aérea y, finalmente, hacia los granos. La mutación no bloquea completamente la absorción de cadmio, sino que limita selectivamente su transporte, abordando el desafío de larga data de reducir el cadmio en los granos sin interferir con el suministro de minerales esenciales para la planta.

Este estudio ofrece una solución práctica para mejorar la seguridad alimentaria mediante el mejoramiento de precisión. Las estrategias existentes para reducir el cadmio en el arroz, incluida la remediación del suelo, el manejo del agua o la eliminación completa de OsNramp5, pueden ser costosas, lentas o afectar el crecimiento de la planta debido a que OsNramp5 también transporta el nutriente esencial manganeso. Al modificar solo un aminoácido en lugar de eliminar todo el gen, los investigadores lograron reducir significativamente los niveles de cadmio mientras mantenían el crecimiento normal de la planta, el rendimiento y la acumulación de micronutrientes esenciales. El profesor Jianfeng Ma explicó que su equipo ha estudiado la acumulación de cadmio en el arroz durante más de 20 años, identificando varios genes clave. Dado que OsNramp5 también transporta metales esenciales, el objetivo del equipo era cambiar su selectividad metálica sin eliminar su función, obteniendo así esta mutación puntual.

Los investigadores consideran que el alelo OsNramp5I441T recién identificado puede acelerar el desarrollo de variedades de arroz con bajo contenido de cadmio adecuadas para el cultivo en suelos ligeramente contaminados, manteniendo al mismo tiempo la productividad y la calidad nutricional. El profesor Jianfeng Ma concluyó: "Esta mutación proporciona una estrategia eficaz para reducir la acumulación de cadmio en los granos de arroz sin sacrificar el rendimiento ni la nutrición mineral esencial, ofreciendo una vía prometedora para producir arroz más seguro para los consumidores".