Исследователи могут повысить урожайность и питательную ценность кукурузы после обнаружения генетических регуляторов, которые синтезируют крахмал и белок в широко потребляемом зерне, согласно исследованию под руководством Рутгерса.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, может принести пользу миллионам людей, питающихся кукурузой в Южной Америке, Африке и других странах.
Мировое предложение кукурузы зависит от повышения ее урожайности и качества, что зависит от накопления крахмала и белков в эндосперме зерна, говорится в исследовании. Эндосперм, важный источник питания человека, содержащий крахмал, масла и белки, представляет собой семенную ткань, окружающую зародыши.
«Мы нашли новый подход к обнаружению новых регуляторов синтеза крахмала и белка, которые определяют урожайность и качество зерна», - сказал ведущий автор исследования Чжийонг Чжан, научный сотрудник Института микробиологии Ваксмана в Университет Рутгерса, Нью-Брансуик.
Ученые обнаружили, как кукурузный крахмал и белок одновременно синтезируются в эндосперме, что может позволить им найти хороший баланс между качеством питательных веществ и урожайностью, сказал Чжан. Одомашнивание кукурузы и современная селекция постепенно увеличивали содержание крахмала, но уменьшали накопление белка в эндосперме.
Исследователи изучили ключевые белки в зернах кукурузы, известные как зеины, которые лишены лизина, незаменимой аминокислоты (строительный блок белков), что приводит к низкому качеству питательных веществ. Во время селекции кукурузы на протяжении десятилетий люди увеличивали содержание лизина, выращивая кукурузу с более низким уровнем зеинов. Тем не менее, сегодняшний уровень лизина слишком низок, чтобы удовлетворить потребности быстро растущего населения мира.
Итак, молекулярные генетики и селекционеры кукурузы пытаются резко снизить уровень зеина, чтобы улучшить качество питательных веществ кукурузы, сосредоточившись на блокировании их и так называемых факторов транскрипции. Транскрипция - это когда информация из ДНК гена переносится в РНК, в результате чего образуются белки, играющие ключевую роль в тканях, органах, структуре и функциях организма.
Исследовательская группа обнаружила, что два фактора транскрипции играют ключевую роль в регуляции синтеза крахмала и белка, что открывает путь для дальнейших исследований, чтобы полностью понять баланс между качеством питательных веществ и выходом на молекулярном уровне.
В число соавторов Рутгерса входят научный сотрудник с докторской степенью Цзяцян Донг и старший автор Иоахим Мессинг, директор Института Ваксмана. Ученые Шанхайского института биологических наук, Института физиологии растений и экологии Китайской академии наук внесли свой вклад в исследование.