الأرز المعدل وراثيًا

في عامي 2000 و2001، أجرت شركة مونسانتو أبحاثًا حول إضافة مقاومة الغليفوسات إلى الأرز، لكنها لم تسعَ إلى طرح صنفٍ منه في السوق. ^{[ 9 ] [ 10 ]} يُعرف خط إنتاج باير من الأرز المقاوم لمبيدات الأعشاب باسم ليبرتي لينك . ^{[ 11 ]} يتميز أرز ليبرتي لينك بمقاومته للغلوفوسينات (المادة الكيميائية الفعالة في مبيد الأعشاب ليبرتي). ^{[ 10 ]} تسعى شركة باير كروب ساينس للحصول على موافقة الاتحاد الأوروبي على أحدث أصنافها (LL62). هذا الصنف معتمد للاستخدام في الولايات المتحدة، لكنه لا يُستخدم على نطاق واسع. تم تهجين أرز كليرفيلد عن طريق الانتقاء من بين أصناف نشأت في بيئات معروفة بتسببها في تسارع معدلات الطفرات. ^{[ 12 ]} يتميز هذا الصنف بمقاومته لمبيدات الأعشاب الإيميدازولية . ^{[ 13 ]} وقد تم تهجينه باستخدام تقنيات التهجين التقليدية التي لا تُعتبر هندسة وراثية. ^{[ 12 ] [ 13 ]} يتم تهجين صنف كليرفيلد أيضًا مع أصناف ذات إنتاجية أعلى لإنتاج نبات أكثر صلابة بشكل عام. ^{[ 12 ]}

ابتكر إنجو بوتريكوس وفريقه الأرز الذهبي الغني بفيتامين أ . يتميز هذا الأرز المعدل وراثيًا بقدرته على إنتاج بيتا كاروتين في السويداء (حبة الأرز)، وهو مُركّب أولي لفيتامين أ. شاركت شركة سينجنتا في المراحل الأولى لتطوير الأرز الذهبي، وامتلكت بعض حقوق الملكية الفكرية ^{[ 14 ]} التي تبرعت بها لمنظمات غير ربحية، من بينها المعهد الدولي لبحوث الأرز (IRRI)، لتطويره على أساس غير ربحي. ^{[ 15 ]} نُشرت التفاصيل العلمية للأرز لأول مرة في مجلة ساينس عام 2000. ^{[ 16 ]}

أعلنت منظمة الصحة العالمية أن نقص الحديد يصيب 30% من سكان العالم. ويعمل باحثون من المركز الأسترالي لعلم الجينوم الوظيفي للنباتات (ACPFG) والمعهد الدولي لبحوث الأرز (IRRI) على زيادة كمية الحديد في الأرز. ^{[ 17 ]} وقد قاموا بتعديل ثلاثة سلالات من الأرز عن طريق زيادة التعبير عن الجينات OsNAS1 وOsNAS2 وOsNAS3. ووجد فريق البحث أن مستويات تركيز النيكوتيانامين والحديد والزنك قد زادت في جميع السلالات الثلاث مقارنةً بالعينات الضابطة. ^{[ 18 ]}

يحاول الباحثون في اليابان تطوير مواد مضادة للحساسيةأصناف الأرز. يحاول الباحثون كبح تكوين مادة AS-Albumin المسببة للحساسية. ^{[ 20 ]}

اختبر باحثون يابانيون أرزًا معدلًا وراثيًا على قرود المكاك ، بهدف الوقاية من حساسية حبوب لقاح الأرز ، المسببة لحمى القش . تشمل أعراض حساسية الأرز حكة في العينين، والعطس، وردود فعل تحسسية خطيرة أخرى. يحتوي الأرز المعدل على سبعة بروتينات من حبوب لقاح الأرز (7Crp) تعمل على منع هذه الأعراض عن طريق تحفيز التحمل الفموي. ^{[ 24 ]} ويجري تاكايوا حاليًا تجارب سريرية على البشر باستخدام بروتين 7Crp كلقاح فموي. ^{[ 25 ]}

في عام ٢٠١٥، طوّر اتحادٌ يضم ١٢ مختبرًا في ثماني دول صنفًا من الأرز يُظهر شكلًا بدائيًا من عملية التمثيل الضوئي C4 (C4P) لتعزيز النمو عن طريق امتصاص ثاني أكسيد الكربون وتركيزه في خلايا ورقية متخصصة. وتُعدّ C4P السبب وراء النمو السريع للذرة وقصب السكر. ويمكن أن يؤدي إدخال عملية التمثيل الضوئي C4 في الأرز إلى زيادة الإنتاجية لكل هكتار بنحو ٥٠٪. ولا يزال الصنف الحالي يعتمد بشكل أساسي على عملية التمثيل الضوئي C3 . ولكي تتبنى النباتات C4P بشكل كامل، يجب أن تُنتج خلايا متخصصة بترتيب دقيق: مجموعة من الخلايا لامتصاص ثاني أكسيد الكربون، ومجموعة أخرى تُحيط بخلايا تُركّزه. ولا تزال بعض الجينات (ربما العشرات) المسؤولة عن إنتاج هذه الخلايا غير معروفة. وتشمل محاصيل C3P الأخرى التي يُمكنها الاستفادة من هذه المعرفة: القمح، والبطاطس، والطماطم، والتفاح، وفول الصويا. ^{[ ٢٦ ]}

ألبومين مصل الدم البشري (HSA) هو بروتين دموي موجود في بلازما الدم البشري . يُستخدم لعلاج الحروق الشديدة، وتليف الكبد ، والصدمة النزفية . كما يُستخدم في الدم المتبرع به، وهو نادر في جميع أنحاء العالم. في الصين، قام العلماء بتعديل الأرز البني كطريقة فعالة من حيث التكلفة لإنتاج بروتين HSA. أدخل العلماء الصينيون محفزات بروتين HSA المؤتلف في 25 نبتة أرز باستخدام بكتيريا الأجروبكتيريوم . من بين هذه النباتات، احتوت تسع منها على بروتين HSA. ينتج الأرز البني المعدل وراثيًا نفس تسلسل الأحماض الأمينية لبروتين HSA. أطلقوا على هذا البروتين اسم Oryza sativa recombinant HSA (OsrHSA). كان الأرز المعدل شفافًا. سرعان ما تم بيع OsrHSA كبديل لألبومين الأبقار في زراعة الخلايا. ^{[ 27 ]} بدأت التجارب السريرية في الصين عام 2017، وفي الولايات المتحدة عام 2019. ^{[ 28 ]} تقوم شركة Oryzogen نفسها بإنتاج بروتينات بشرية مؤتلفة أخرى من الأرز.

تستخدم شركة فينتريا للعلوم الحيوية نظامًا خاصًا بها يُعرف باسم إكسبريس تيك لإنتاج البروتينات البشرية المُعاد تركيبها في حبوب الأرز. ^{[ 29 ]} ويُعدّ إنتاج اللاكتوفيرين والليزوزيم البشريين أبرز منتجاتها . ^{[ 29 ]} يُنتج هذان البروتينان طبيعيًا في حليب الأم ، ويُستخدمان عالميًا في حليب الأطفال ومنتجات إعادة ترطيب الجسم . ^{[ 29 ] [ 30 ]}

على الرغم من أن الأرز ينمو في الماء، إلا أنه لا يستطيع النجاة من الفيضانات التي أدت في عام 2010 إلى خسارة 4 ملايين طن من الأرز في الهند وبنغلاديش وحدهما. وقد كانت إضافة جين واحد، Sub1A ^{[ 31 ]} ، كافيةً لتمكين الأرز من البقاء تحت الماء لمدة تصل إلى أسبوعين. هذا الجين متاح للعموم . ^{[ 32 ]}

تمت زراعة الأرز المقاوم للملوحة بنجاح في تربة تحتوي على 4 غرامات من الملح لكل كيلوغرام. وقد تضمن ذلك تعديل تفاعل جينين. ^{[ 33 ]}

تم التخفيف تجريبياً من الإجهاد التأكسدي الناجم عن مبيدات الأعشاب في نموذج حيواني معدل وراثياً ذي مستويات عالية من الميلاتونين . ^{[ 34 ] [ 35 ]} كما أدى الإفراط في التعبير عن إنزيم أوكسالات أوكسيداز إلى زيادة مقاومة النبات لفطر الريزوكتونيا سولاني في الجسم الحي . ^{[ 36 ]}

في صيف عام 2006، رصدت وزارة الزراعة الأمريكية آثارًا ضئيلة من صنف الأرز LibertyLink 601 في شحنات أرز جاهزة للتصدير. لم يكن هذا الصنف معتمدًا للاستهلاك الغذائي. ^{[ 37 ]} تقدمت شركة باير بطلب لرفع القيود التنظيمية عن صنف LL601 في أواخر يوليو، ومنحتها وزارة الزراعة الأمريكية هذا الوضع في نوفمبر 2006. ^{[ 38 ]} أدى التلوث إلى انخفاض حاد في أسواق العقود الآجلة للأرز، مما تسبب بخسائر للمزارعين الذين يزرعون الأرز للتصدير. ^{[ 37 ]} تأثر ما يقرب من 30% من إنتاج الأرز و11,000 مزارع في ولايات أركنساس ولويزيانا وميسيسيبي وميسوري وتكساس. ^{[ 37 ]} في يونيو 2011، وافقت شركة باير على دفع 750 مليون دولار أمريكي كتعويضات عن الأضرار وخسائر المحاصيل. ^{[ 37 ]} علقت اليابان وروسيا استيراد الأرز من الولايات المتحدة، بينما رفضت المكسيك والاتحاد الأوروبي فرض اختبارات صارمة. حدث التلوث بين عامي 1998 و 2001. ^{[ 39 ]} لم يتم اكتشاف السبب الدقيق للتلوث.

لا تُصدر الحكومة الصينية تراخيص استخدام تجاري للأرز المعدل وراثيًا. جميع أنواع الأرز المعدل وراثيًا مُعتمدة لأغراض البحث العلمي فقط. ذكر بو وزملاؤه أن زراعة الأرز المُهندس لإنتاج بروتين الدم البشري (HSA) تتطلب كميات كبيرة من الأرز المعدل وراثيًا. أثار هذا الأمر مخاوف تتعلق بالسلامة البيئية وانتقال الجينات . جادلوا بأن هذا لن يُشكل مشكلة لأن الأرز محصول ذاتي التلقيح، وأظهرت اختباراتهم أن أقل من 1% من الجينات المعدلة تنتقل أثناء التلقيح. ^{[ 27 ]} أشارت دراسة أخرى إلى أن انتقال الجينات بواسطة الحشرات قد يكون أعلى مما كان يُعتقد سابقًا. ^{[ 40 ]}