Генетическое открытие может улучшить качество и урожайность кукурузы

Исследователи, возможно, смогут повысить урожайность и питательную ценность кукурузы после открытия генетических регуляторов, синтезирующих крахмал и белок в этом широко употребляемом зерне, согласно исследованию под руководством Rutgers.

Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, может принести пользу миллионам людей в Южной Америке, Африке и других регионах, которые полагаются на кукурузу в питании.

Мировые запасы кукурузы зависят от улучшения её урожайности и качества, что, в свою очередь, зависит от накопления крахмала и белков в эндосперме зерна. Эндосперм — важный источник питания человека, содержащий крахмал, масла и белки, — это ткань семени, окружающая зародыш.

«Мы нашли новый подход к обнаружению новых регуляторов синтеза крахмала и белка, которые определяют урожайность и качество зерна», — сказал ведущий автор исследования Чжиюн Чжан, научный сотрудник Института микробиологии Ваксмана в Университете Рутгерса-Нью-Брансуик.

Учёные выяснили, как крахмал и белок кукурузы синтезируются одновременно в эндосперме, что может позволить найти хороший баланс между питательной ценностью и урожайностью. Одомашнивание кукурузы и современная селекция постепенно увеличивали содержание крахмала, но уменьшали накопление белка в эндосперме.

Исследователи изучили ключевые белки в зёрнах кукурузы, известные как зеины, которые лишены лизина — незаменимой аминокислоты (строительного блока белков), что приводит к низкому качеству питания. За десятилетия селекции содержание лизина увеличивали, культивируя кукурузу с более низким уровнем зеинов. Однако современные уровни лизина всё ещё слишком низки, чтобы удовлетворить потребности быстро растущего населения мира.

Поэтому молекулярные генетики и селекционеры пытаются резко снизить уровень зеинов для улучшения питательной ценности кукурузы, сосредоточившись на их блокировке и так называемых факторах транскрипции. Транскрипция — это процесс, при котором информация из ДНК гена переносится на РНК, что приводит к образованию белков, играющих 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, прокладывая путь для дальнейших исследований, чтобы полностью понять баланс между питательным качеством и урожайностью на молекулярном уровне.