De acordo com pt.wedoany.com-O Dr. Huang Sheng e o Professor Ma Jianfeng, do Instituto de Ciências Vegetais e Recursos da Universidade de Okayama, no Japão, em colaboração com a equipa do Professor Li Jiayang, do Instituto de Genética e Biologia do Desenvolvimento da Academia Chinesa de Ciências, utilizaram tecnologia de edição precisa de bases para descobrir uma mutação pontual benéfica no gene transportador de metais OsNramp5 do arroz, conseguindo desenvolver uma linhagem de arroz com teor de cádmio reduzido em 48%, sem afetar a absorção de nutrientes essenciais nem a produtividade.
A contaminação por cádmio representa uma grave ameaça à segurança alimentar global. Como metal pesado tóxico e cancerígeno, o cádmio pode acumular-se nos solos agrícolas através da industrialização e urbanização, entrando subsequentemente na cadeia alimentar humana. O arroz é particularmente suscetível, pois absorve mais cádmio do que outras culturas de cereais principais, tornando-se a principal fonte de exposição dietética ao cádmio para quase metade da população mundial. Embora os investigadores procurem há muito tempo desenvolver variedades de arroz com baixo teor de cádmio, os métodos existentes frequentemente reduzem a absorção de nutrientes essenciais ou afetam o crescimento e a produtividade das plantas, limitando a sua aplicabilidade prática.
A equipa de investigação realizou mutagénese saturação no gene OsNramp5, utilizando editores de bases de adenina e citosina para gerar mais de 1600 linhagens de arroz editadas genomicamente. Através da triagem de centenas de linhagens, identificaram variantes que reduzem a acumulação de cádmio enquanto mantêm a absorção normal de manganês e o desempenho das plantas. O estudo descobriu que a substituição do aminoácido 441 de isoleucina por treonina (OsNramp5I441T) produziu os resultados mais promissores. Este resultado foi publicado no volume 123 da revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) a 18 de junho de 2026.
Após identificar a mutação mais promissora, os investigadores realizaram análises fisiológicas detalhadas, estudos de expressão genética, experiências de localização proteica, ensaios de transporte em levedura e ensaios de campo em solos contaminados com cádmio. Os resultados mostraram que a mutação OsNramp5I441T reduziu a acumulação de cádmio nos caules, folhas e grãos, sem alterar a expressão genética, abundância proteica, localização celular ou produtividade. Nos ensaios de campo, a concentração de cádmio no arroz integral diminuiu 48%, de 0,14 mg/kg nas plantas do tipo selvagem para 0,07 mg/kg nas plantas editadas, enquanto as concentrações de micronutrientes essenciais como ferro, manganês e zinco permaneceram inalteradas.
Investigações adicionais revelaram o mecanismo de ação desta alteração de um único aminoácido. Sabe-se que o OsNramp5 transporta manganês e cádmio, mas os investigadores descobriram que também transporta zinco. A mutação I441T aumentou a preferência do transportador pelo zinco, resultando numa maior acumulação de zinco nas células radiculares. Este zinco elevado compete subsequentemente com o cádmio durante o transporte da raiz para a parte aérea, reduzindo o movimento do cádmio para a parte aérea e, finalmente, para os grãos. A mutação não bloqueia completamente a absorção de cádmio, mas limita seletivamente o seu transporte, resolvendo o desafio de longa data de reduzir o cádmio nos grãos sem interferir no fornecimento de minerais essenciais às plantas.
Este estudo oferece uma solução prática para melhorar a segurança alimentar através do melhoramento de precisão. As estratégias existentes para reduzir o cádmio no arroz, incluindo a correção do solo, a gestão da água ou a eliminação completa do OsNramp5, podem ser dispendiosas, demoradas ou afetar o crescimento das plantas devido ao transporte simultâneo do nutriente essencial manganês pelo OsNramp5. Ao modificar apenas um único aminoácido em vez de eliminar todo o gene, os investigadores reduziram significativamente os níveis de cádmio, mantendo ao mesmo tempo o crescimento normal, a produtividade e a acumulação de micronutrientes essenciais. O Professor Ma Jianfeng explicou que a sua equipa estuda a acumulação de cádmio no arroz há mais de 20 anos, tendo identificado vários genes-chave. Como o OsNramp5 também transporta metais essenciais, o objetivo da equipa foi alterar a sua seletividade metálica em vez de eliminar a sua função, obtendo assim esta mutação pontual.
Os investigadores consideram que o alelo OsNramp5I441T recentemente identificado pode acelerar o desenvolvimento de variedades de arroz com baixo teor de cádmio adequadas para cultivo em solos ligeiramente contaminados, mantendo simultaneamente a produtividade e a qualidade nutricional. O Professor Ma Jianfeng concluiu: "Esta mutação oferece uma estratégia eficaz para reduzir a acumulação de cádmio nos grãos de arroz sem sacrificar a produtividade ou a nutrição mineral essencial, proporcionando uma via promissora para produzir arroz mais seguro para os consumidores."
