Wiadomo, że ryż barwiony jest znacznie bardziej pożywny niż ryż biały i może być ważnym zasobem w poprawie zdrowia ludzkiego i walce z niedożywieniem. Jednak poprawa plonowania i cech agronomicznych jest konieczna, aby te odmiany, do których należą czarne, brązowe i czerwone, stały się powszechnie akceptowane przez rolników.

Międzynarodowy zespół kierowany przez Magdy’ego Mahfouza i Khalida Sedeeka z KAUST wykazał, że do czarnego ryżu można wprowadzić pożądane cechy agronomiczne, takie jak krótsza łodyga i wczesna dojrzałość^[1].

Sedeek, doktor habilitowany w laboratorium Mahfouza, mówi, że pierwszym krokiem w kierunku wprowadzenia tych ulepszeń było zebranie kompleksowych informacji genomicznych.

„Mimo że genomy kilku japonica I indica zebrano odmiany ryżu, pełne sekwencje genomu są dostępne tylko dla kilku odmian pigmentowanych” – mówi.

Naukowcy wybrali trzy czarne i dwie czerwone odmiany ryżu do sekwencjonowania całego genomu. Aby wykryć dalsze zróżnicowanie genetyczne, zsekwencjonowali dodatkowe 46 odmian.

„Następnym krokiem było przeanalizowanie składu tych odmian w celu zidentyfikowania tych o lepszym odżywianiu jako kandydatów do ulepszeń” – mówi Sedeek. W tym celu naukowcy przebadali 63 odmiany czarnego, czerwonego i brązowego ryżu, przy czym czarny ryż wykazywał najlepszą zawartość składników odżywczych w szerokim zakresie związków, w tym węglowodanów, aminokwasów, metabolitów wtórnych, lipidów, peptydów i witamin.

Ryż barwiony (zwłaszcza czarny) jest również bogaty w niezbędne mikroelementy, w tym żelazo, cynk, miedź, mangan i selen. W szczególności czarny ryż indonezyjski Cempo Ireng (ryż najbogatszy w żelazo i najbogatszy genotyp czarnego ryżu w cynk) może pokryć dzienne zapotrzebowanie na te podstawowe pierwiastki.

Naukowcy wykorzystali te profile składników odżywczych i jonów metali, aby zidentyfikować kilka bogatych w składniki odżywcze odmian o wyższym poziomie przeciwutleniaczy i innych korzystnych związków i pierwiastków, które mogą być odmianami do ulepszenia.

Jeden z nich był Cempo Ireng. Jednak pomimo odporności na szkodniki i choroby rolnicy niechętnie ją uprawiają Cempo Ireng ze względu na długą łodygę i pięciomiesięczny cykl życia. Sedeek ustanowił system regeneracji i transformacji w Cempo Ireng a następnie użył CRISPR/Cas 9 do wyeliminowania trzech represorów czasu kwitnienia, co zaowocowało krótszą, wcześniej dojrzewającą odmianą.

Ulepszone cechy agronomiczne odmian ryżu barwionego mogą sprawić, że będą one bardziej odpowiednie do uprawy i włączenia do łańcucha pokarmowego. Mahfouz zauważa jednak, że potrzeba więcej pracy, aby ustalić, czy te zmodyfikowane cechy mogą współistnieć z innymi ważnymi cechami, takimi jak wydajność, w ryżu pigmentowanym.

„Mimo to”, mówi, „badania te dostarczają bioinżynierom i hodowcom ważnych zasobów do dalszego ulepszania ryżu barwionego i wykorzystania jego potencjalnych korzyści dla zdrowia ludzkiego”.

Mahfouz i jego zespół planują teraz ulepszyć lokalną odmianę czerwonego ryżu znaną jako ryż Hassawi. Ta szczególna odmiana ryżu, która pochodzi z Arabii Saudyjskiej, ma ogromne znaczenie kulturowe i gospodarcze w regionie. Wykorzystując technologię CRISPR, grupa dąży do zwiększenia produktywności i innych kluczowych cech ryżu Hassawi, aby sprostać wyjątkowym wymaganiom lokalnego rynku saudyjskiego.