Исследователи из американского города Пердью выявили набор генов, который может быть использован для натурального увеличения содержания провитамина А в зернах кукурузы. Это открытие позволит бороться с дефицитом витамина А в развивающихся странах и дегенерацией желтого пятна у пожилых людей.
Профессор сельского хозяйства Торберт Рочефорд и его коллеги исследователи обнаружили вариации генов, которые можно выбрать для превращения бедной в отношении питательности белой кукурузы в био-обогащённую оранжевую кукурузу с высоким уровнем каротиноидов провитамина А – веществ, превращаемых человеческим организмом в витамин А. В свою очередь витамин А играет ключевую роль для здоровья глаз и иммунной системы, а также участвует в синтезе некоторых гормонов.
– Данное исследование позволяет нам получить генетический проект быстрого и экономически эффективного преобразования белой или желтой кукурузу в богатую каротиноидами оранжевую кукурузу. Более того, мы можем добиться этого при помощи методов натуральной селекции растений, а не трансгенной, – объясняет профессор Рочефорд.
По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно дефицит витамина А вызывает слепоту у 250 – 500 тысяч детей, половина из которых умирает в течение года после потери зрение. Эта проблема наиболее сильно влияет на детей в странах Центральной Африки, области, в которой белая кукуруза, содержащая минимальное количество каротиноидов провитамина А, является основой рациона.
Недостаточное количество каротиноидов также способствует дегенерации желтого пятна у пожилых людей, что является основной причиной слепоты у пожилых групп населения в Европе и США.
Выявление генов, которые определяют уровни каротиноидов в кукурузных зернах, позволит селекционерам разработать новые витаминизированные сорта кукурузы для Африки, США и Европы. Тёмно-оранжевый цвет этих сортов кукурузы также делает их более культурно приемлемыми для потребителей в странах Африки, где жёлтая кукуруза, как правило, скармливается только животным.
Предыдущее исследование профессора Рочефорда и его коллег выявили два гена, от которых зависят уровни каротиноидов провитамин А в кукурузных зернах, но «они хотели создать побольше вариантов для селекционеров, чтобы им было из чего выбирать».
Для выявления и оценки в кукурузе потенциальной полезности связанных с каротиноидами генов, исследователи использовали комбинацию статистического анализа и прогностических моделей. Они оценили данные около 200 генетически различных линий кукурузы со всевозможных точек зрения – от всего генома кукурузы до участков ДНК, окружающих небольшие наборы генов. В результате учёные обнаружили четыре гена, которые ранее не как не связывались с каротиноидами в кукурузных зернах.
– Хотя, вероятно, многие гены влияют на уровень каротиноидов в кукурузе, мы достаточно уверено можем сказать, что наши предыдущее и текущее исследования позволили выявить несколько генов, которые являются ключевыми, – профессор Рочефорд.
Их исследование показало, что комбинация визуально селекционируемой кукурузы с более темными оранжевыми ядрами и использование ряда обнаруженных учеными благоприятных генов может стать эффективным способом быстрого преобразования белых и желтых сортов кукурузы в оранжевую кукурузу с более высоким уровнем провитамина А и общего содержания каротиноидов.
– Теперь мы обладаем генетической информацией, необходимой для начала важного сотрудничества государственного и частного секторов с целью обеспечения оранжевой кукурузой с высоким уровнем провитамина А всех фермеров в Центральной Африке, – признаётся профессор.
– Исследование также показало, что использование более целенаправленного подхода для прогнозирования полезности небольшого набора генов было так же эффективно, как и вычисления всего генома кукурузы, – констатировала докторант и первый автор исследования, Бренда Оуэнс. – Обладая этим небольшим списком генов, мы можем выбирать средства, позволяющие нам производить улучшения каротиноидов в кукурузе, и сделать это процесс более простым и быстрым для селекционеров.
Данное исследование – проводившееся в сотрудничестве с компанией HarvestPlus и Международным центром улучшения кукурузы и пшеницы, также известным как CIMMYT – позволило создать несколько сортов оранжевой кукурузы с заметно более высоким количеством каротиноидов провитамина А. Но, по словам профессора Рочефорда, необходимо продолжать разработку еще более высокого уровня, чтобы компенсировать снижение питательных веществ после уборки урожая, и уменьшить то количество кукурузы, которое потребуется съедать потребителям, чтобы достичь необходимого уровня провитамина А.
Несколько разновидностей оранжевой кукурузы в настоящее время выращивается в Замбии, Зимбабве, Нигерии и Гане. В США сорт оранжевой кукурузы с открытым опылением станет доступен для органических и местных фермеров уже в 2016 году.
