米は世界の主要地域で主食であり、毎日何十億もの人々にカロリーと栄養素を提供するだけでなく、特にアジア諸国では文化の不可欠な部分でもあります。伝統的に生命と豊饒の象徴として祝われてきたこの穀物の光沢のあるイメージは、世界中の岩石や堆積物に含まれる有毒微量元素である無機ヒ素の主な食料源として特定されて以来、近年傷ついています。
ヒ素は、採掘活動やヒ素を含む農薬の使用の副産物として環境中に放出されます。慢性的な曝露は、肺疾患や心血管疾患だけでなく、さまざまな形態のがんのリスクを高めます。バングラデシュほどヒ素の悪影響がよくわかる場所はありません。バングラデシュでは、命を救うための国家保健プログラムとして始まったものが、史上最悪の集団中毒で終わりました。
20年代前半を通してth 1920 年代、コレラやその他の感染症は、汚染された川や湖を主な水源とする人々にとって絶え間ない脅威でした。1970 年代には、政府と国際援助機関が、国中に何千もの井戸を建設し、国民に「よりきれいな」地下水を供給しようと多大な努力を払いました。誰もが知らないことですが、バングラデシュの地下水には天然のヒ素が多く含まれています。ヒ素はゆっくりと死に至る毒物で、何年も継続的にさらされた後にのみその恐ろしい姿を現します。何百万人もの人々がヒ素水を飲み、ヒ素米を食べることでゆっくりと中毒し、現在も中毒になっています。バングラデシュは一人当たり年間 250 kg を超える米の消費量が世界一であり、毎日の食事がヒ素への重要な曝露経路となっています。この問題はバングラデシュで特に深刻かもしれませんが、土壌およびその結果として米に含まれる高ヒ素濃度は、中国、インド、東南アジア諸国、米国の一部などでも見つかります。
米ほどこの元素を蓄積する作物はありません。米が栽培される湛水水田土壌の低酸素条件により、ヒ素が植物に取り込まれやすくなります。ヒ素の化学的性質は、米が非常に効率的な吸収と輸送システムを備えているリン酸塩やケイ素に似ているため、穀粒内に高濃度で蓄積します。汚染された水が田んぼの灌漑に使用されると、問題はさらに悪化します。土壌中により多くの酸素を供給できるような農法に変えることは、多くの低地の水浸し地域では実現不可能であり、また、食品の安全性にとって大きな懸念事項であるもう一つの非常に有毒な元素であるカドミウムの生物学的利用能と植物の取り込みも大幅に増加します。
に掲載された最近の論文では 実験植物学ジャーナル、 Gui と同僚はこの問題に取り組み、 穀粒中のヒ素とカドミウムの濃度が低い遺伝子組み換え米。植物細胞内では、両方の要素が液胞、つまり有毒化合物が隔離される膜結合細胞小器官に保存されます。金属は、液胞に輸送される前に、サイトゾル内でフィトケラチンと呼ばれる小さな解毒分子に結合し、代謝プロセスへの干渉を防ぎます。 Guiらは、フィトケラチン合成酵素と、液胞へのヒ素とカドミウムの取り込みを促進する2つのトランスポーターを過剰発現するイネを作製した。
これらの遺伝子操作された植物は、根と節、葉が出る茎に沿った肥厚した関節に蓄積するヒ素とカドミウムのレベルが増加し、穀物への配分が大幅に減少しました。実際、カドミウムやヒ素で汚染された土壌で栽培した場合でも、穀物中の有毒元素の濃度は、摂取しても安全であると世界保健機関が設定した現在の制限値をはるかに下回っていました。重要なのは、これらの遺伝子の過剰発現は植物の成長、生殖、穂の形態、種子のサイズや重量などの農業形質に影響を及ぼさなかったことです。著者らは、これは植物内で選択されたいくつかの遺伝子を同時に過剰発現させる効果による遺伝子スタッキングによってのみ達成できることを説得力を持って示しています。
この研究は、食品の安全性を確保するためにバイオテクノロジーをどのように活用できるかを示す印象的な例です。テマセク生命科学研究所とテマセク・トラストの支援を受けて、研究チームは現在、米農家と消費者の両方に利益をもたらす低ヒ素・低カドミウム米の商品化を目指しており、このアプローチは人間の健康を改善し命を救う大きな可能性を秘めている。 。
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Gui, Y., Teo, J., Tian, D., & Yin, Z. (2024). 遺伝子組み換えによる低ヒ素・低カドミウム米の生産. 実験植物学ジャーナル、75（7）、2143-2155。 https://doi.org/10.1093/jxb/erad495.
マレイケ・ジェゼク
Jezek 博士は、実験生物学協会の公式ジャーナルの 1 つである Journal of Experimental Botany の副編集長です。
