Профессор агрономии Торберт Рошфорд и его коллеги-исследователи обнаружили вариации генов, которые можно выбрать, чтобы превратить бедную питательными веществами белую кукурузу в биообогащенную оранжевую кукурузу с высоким уровнем каротиноидов провитамина А — веществ, которые человеческий организм может преобразовывать в витамин А. Витамин А играет ключевую роль. в здоровье глаз и иммунной системы, а также в синтезе определенных гормонов.«Это исследование дает нам генетический план для быстрого и экономичного преобразования белой или желтой кукурузы в оранжевую кукурузу, богатую каротиноидами — и мы можем сделать это, используя естественные методы селекции растений, а не трансгенные», — сказал Рошфорд, Фонд Паттерсона. Кафедра трансляционной геномики для улучшения сельскохозяйственных культур.
По данным Всемирной организации здравоохранения, дефицит витамина А вызывает слепоту у 250 000–500 000 детей каждый год, половина из которых умирает в течение года после потери зрения. Эта проблема наиболее серьезно затрагивает детей в Африке к югу от Сахары, регионе, где белая кукуруза, содержащая минимальное количество каротиноидов провитамина А, является основным источником питания.Недостаток каротиноидов также может способствовать дегенерации желтого пятна у пожилых людей, что является основной причиной слепоты у пожилых людей в Европе и США.Выявление генов, определяющих уровни каротиноидов в зернах кукурузы, поможет селекционерам разработать новые сорта биообогащенной кукурузы для Африки и США.
Темно-оранжевый цвет этих сортов кукурузы также делает их более культурно приемлемыми для потребителей в африканских странах, где обычно кормят только желтой кукурузой. животным, сказал Рошфорд.Предыдущее исследование Рошфорда и его коллег выявило два гена, которые способствуют повышению уровня каротиноидов провитамина А в зернах кукурузы, но «мы хотели, чтобы в банке было больше печенья, чтобы селекционеры могли выбирать», — сказал он.Исследователи использовали комбинацию статистического анализа и моделей прогнозирования для выявления и оценки потенциальной полезности генов, связанных с уровнем каротиноидов в кукурузе.
Они оценили наборы данных примерно по 200 генетически разнообразным линиям кукурузы при различных объемах исследования — от всего генома кукурузы до участков ДНК, окружающих небольшие наборы генов. Они обнаружили четыре гена, которые ранее не были связаны с уровнем каротиноидов в зернах кукурузы.Хотя многие гены, вероятно, способствуют повышению уровня каротиноидов в кукурузе, «мы вполне уверены, что наши предыдущие и текущие исследования выявили несколько генов, которые являются основными игроками», — сказал Рошфорд.
Их исследование показало, что сочетание визуального выбора кукурузы с более темными оранжевыми зернами и использования ряда этих благоприятных генов может быть эффективным способом быстрого преобразования белых и желтых сортов кукурузы в оранжевую кукурузу с более высоким уровнем провитамина А и общего количества каротиноидов.«Теперь у нас есть генетическая информация, необходимая для начала развития крупного сотрудничества между государственным и частным секторами с целью предоставления оранжевой кукурузы с высоким уровнем провитамина А фермерам по всей Африке к югу от Сахары», — сказал он.Исследование также показало, что использование более целенаправленного подхода к прогнозированию полезности небольшого набора генов столь же эффективно, как и оценка всего генома кукурузы, сказала Бренда Оуэнс, докторант и первый автор исследования.
«Наличие этого меньшего списка генов для выбора означает, что мы можем сделать повышение уровня каротиноидов в кукурузе более простым и быстрым процессом для селекционеров», — сказала она.Их исследования, проведенные в сотрудничестве с HarvestPlus и Международным центром улучшения кукурузы и пшеницы, также известным как CIMMYT, дали сорта оранжевой кукурузы с заметно более высоким содержанием каротиноидов провитамина А. Но потребуются дальнейшие усилия по производству еще более высоких уровней, чтобы компенсировать деградацию питательных веществ после сбора урожая и сократить количество кукурузы, которую африканские потребители должны будут есть, чтобы получить достаточное количество провитамина А, сказал Рошфорд.
Сорта оранжевой кукурузы в настоящее время выращивают в Замбии, Зимбабве, Нигерии и Гане. По его словам, к 2016 году в США могут появиться открытые сорта оранжевой кукурузы для органических и местных производителей.
Статья была опубликована в Интернете в журнале Genetics.