В новом исследовании ученые Университета Иллинойса доказали, что можно увеличить содержание железа до 35% и цинка до 15% по сравнению с родительскими линиями, просто добавив алейроновые слои в зерно.
«Люди использовали традиционные средства для разведения кукурузы с более высоким содержанием питательных микроэлементов и белка в течение многих лет. Это требует много усилий и времени. Однако, теперь мы понимаем как упростить процесс», - рассказывает соавтор исследования Джек Джувик, профессор кафедры растениеводства Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук (ACES) в Университете штата Иллинойс.
Джувик и его коллега по исследованию Майкл Паулсмейер, сосредоточились на алейроновом слое, обычно одном слое клеток, расположенных непосредственно внутри внешней оболочки кукурузного зерна. Хотя он составляет всего около 2% от общего объема ядра, алейрон богат всевозможными полезными веществами.
Некоторые редкие сорта кукурузы естественным образом производят множественные алейроновые слои (MAL), но до сих пор никто не рассматривал, как можно манипулировать этими дополнительными слоями, чтобы повлиять на питательные качества зерна. В своей работе ученые получили две линии MAL - желтую разновидность с пятью-шестью алейроновыми слоями и синий сорт с тремя алейроновыми слоями - из Фондового центра сотрудничества в области генетики кукурузы. Затем исследователи быстро начали скрещивать обычные сорта кукурузы, чтобы узнать, как наследуется признак MAL и как он может изменить питательную ценность зерна.
Изучив, как MAL экспрессировался в потомстве от этих скрещиваний, команда проследила MAL до небольшого участка на хромосоме 8 кукурузы, но также обнаружила другие области гена, которые способствовали появлению этого признака. Затем исследователи разработали молекулярные маркеры для быстрой идентификации генов MAL для будущих программ разведения.
«Используя молекулярные маркеры, мы можем взять небольшой образец семени, провести анализ ДНК и определить, будет ли сеянец обладать нужными нам свойствами, - поясняет Джувик. - Это экономит много времени и энергии по сравнению с традиционной селекцией, когда вам нужно посадить все семена и ждать, пока они созреют, чтобы увидеть, есть ли у них признак».
Исследователи также проверили питательные качества потомства MAL по сравнению с родителями с одним алейроновым слоем. В дополнение к более высокому уровню железа и цинка, потомство «синих MAL-родителей» вырабатывало на 20-30% больше антоциана, пигмента от красного до пурпурного, который ценится в пищевой промышленности как естественная альтернатива искусственным красителям.
Еще одно открытие состояло в том, что во время анализа образцов на микроэлементы обнаружилось весьма значительное увеличение содержания железа и цинка. Исследователи считают, что MAL - это простой и многообещающий признак для повышения питательности и содержания антоцианов в кукурузе, в связи с чем планируют внедрить эту черту в гибриды кукурузы. Биообогащение кукурузы антоцианами, цинком и железом позволило бы производить пищевые продукты, полезные для маленьких детей и беременных женщин.
(Источник: University of Illinois at Urbana-Champaign. Автор: Лорен Куинн. На фото Джек Джувик и его микрофотография, показывающая алейроновые слои кукурузы. Источник фото: University of Illinois at Urbana-Champaign).
