Могут ли наши любимые каши вскоре состоять из питательного горошка?
Совершив значительный генетический прорыв, исследователи из Центра Джона Иннеса в Англии раскрыли потенциал обогащенных железом овощей и зерновых культур, которые могут сыграть ключевую роль в решении глобальной проблемы здравоохранения, связанной с анемией, и все это благодаря растениям гороха.
Используя недавно разработанную карту генома гороха, ученые определили генетическую последовательность, ответственную за две мутации с высоким содержанием железа в горохе.
«Это исследование открывает ряд интригующих возможностей, но, вероятно, самым захватывающим результатом является то, что знание этих мутаций может помочь в разработке стратегий редактирования генов для увеличения содержания железа в широком спектре сельскохозяйственных культур», — говорит автор исследования Яннеке Балк, профессор Университета Джона Иннеса.
Это открытие обещает решить постоянную проблему дефицита железа — проблемы питания, от которой преимущественно страдают девочки и женщины не только в Соединенном Королевстве, но и в различных частях мира. Эта обеспокоенность усугубляется тем, что люди переходят на сокращение потребления мяса из-за опасений, связанных с изменением климата.
Железодефицитная анемия – состояние, характеризующееся недостатком железа в организме, приводящее к уменьшению количества эритроцитов, ответственных за хранение и транспортировку кислорода.
Чтобы сделать это открытие, исследователи применили секвенирование РНК — метод, который идентифицирует гены, экспрессируемые в растениях гороха с высоким содержанием железа, и сравнивает их с растениями дикого типа с нормальным уровнем железа. С помощью методов компьютерного картирования и экспериментов с растениями команда определила конкретные мутации и их расположение в геноме гороха.
Выявив тонкие изменения в генетическом коде, ответственном за свойства с высоким содержанием железа, это исследование открыло новые возможности биофортификации, которая предполагает повышение пищевой ценности продуктов питания. Потенциальные применения включают выведение сортов гороха со значительно более высоким содержанием железа или разработку добавок с натуральной, более биодоступной формой железа, снижающих побочные эффекты, связанные с добавками железа, полученными химическим путем.
Кроме того, знания, полученные от этих генов, которые обнаружены в различных видах растений, могут быть применены для биофортификации других культур, таких как пшеница и ячмень, с использованием современных методов редактирования генов и селекции.
Открытие этих двух сортов гороха с высоким содержанием железа сыграло важную роль в разгадке тайны того, как растения транспортируют и делают железо доступным для различных органов, включая семена. Растения должны тщательно регулировать поглощение железа, поскольку избыток железа может быть смертельным. Выявленные мутации ценны, поскольку они поддерживают высокий уровень железа, не становясь токсичными для растения.
Эти мутации годами сбивали с толку ученых, в первую очередь из-за огромного размера генома гороха. Однако четыре года назад был собран первый проект всей последовательности генома гороха, что стало значительным прорывом.
«Я занимаюсь вопросами гомеостаза железа в растениях уже 20 лет, и на каждой конференции, на которой я был, или в статьях, эти два гена упоминаются, но у людей не было мутаций», — отмечает Балк. «Теперь, когда мы идентифицировали эти мутировавшие гены, мы можем начать добиваться успехов как в научном понимании, так и в практических улучшениях в производстве продуктов питания с более высоким содержанием биодоступного железа».
Две мутации с высоким содержанием железа, лежащие в основе этой генетической головоломки, были первоначально созданы в 1990-х годах двумя отдельными исследовательскими группами в Германии и США. После публикации своих выводов эти группы пожертвовали часть семян гороха финансируемому BBSRC Отделу ресурсов зародышевой плазмы, национальному ресурсу, расположенному в Центре Джона Иннеса. Поддержание этих запасов семян на протяжении десятилетий оказалось решающим фактором успеха недавних исследований, подчеркнув жизненно важную роль банков семян и сохранения исторических коллекций в развитии научных знаний.
Спасибо, что читаете «Капитал страны»! Получайте первыми самые важные новости в нашем Telegram-канале или Вступайте в группу в «ВКонтакте» или в «Одноклассниках»