GoodFood – Генетический прорыв открыл новые возможности для обогащенных железом овощей и зерновых культур, которые помогут решить глобальную проблему здравоохранения - анемию.
Исследователи Центра Джона Иннеса использовали недавно доступную карту генома гороха, чтобы идентифицировать основную генетическую последовательность, ответственную за две мутации с высоким содержанием железа в горохе.
Профессор Яннеке Балк, руководитель группы в Центре Джона Иннеса и автор исследования, сказала, что исследование открывает ряд интригующих возможностей, но, вероятно, самым захватывающим результатом является то, что знание этих мутаций может послужить основой для стратегий редактирования генов для увеличения содержания железа в широком спектре культур.
Это открытие может помочь решить сохраняющуюся проблему дефицита железа — проблему здоровья питания, которая особенно затрагивает девочек и женщин в Великобритании и других частях мира. Эта проблема, вероятно, усугубится по мере того, как люди будут есть меньше мяса из-за опасений изменения климата.
Железодефицитная анемия — это состояние, при котором недостаток железа в организме приводит к уменьшению количества красных кровяных телец, которые помогают накапливать и переносить кислород.
Основные продукты питания, такие как пшеничная мука и сухие завтраки, регулярно обогащаются витаминами, чтобы гарантировать, что мы потребляем достаточное количество железа каждый день и восполняем этот важный дефицит питательных веществ.
Чтобы сделать открытие, исследователи Центра Джона Иннеса использовали метод секвенирования РНК, который ищет гены, экспрессируемые в растениях гороха с высоким содержанием железа, и сравнивает их с растениями дикого типа, у которых нормальный уровень железа.
Используя методы компьютерного картирования и эксперименты с растениями, команда доктора Балка определила точные мутации и их расположение в геноме гороха.
Выявив мельчайшие изменения в генетическом коде, которые вызвали эти фенотипы с высоким содержанием железа, исследование открыло новые возможности для биофортификации – повышения питательной ценности продуктов питания.
Возможные коммерческие применения включают разведение побегов гороха, содержащих в 10 раз больше железа, или добавки с натуральной, более биодоступной формой железа без некоторых побочных эффектов, связанных с добавками железа химического происхождения.
Еще более захватывающим является то, что эти знания об этих генах, которые высоко консервативны во всем растительном царстве, могли бы помочь биофортифицировать другие культуры, такие как пшеница и ячмень, с помощью редактирования генов и других современных методов селекции.
Давняя научная загадка
За последние 30 лет два сорта гороха с высоким содержанием железа сыграли решающую роль в исследованиях, направленных на лучшее понимание того, как растения переносят железо из корней и делают его доступным для других органов, включая семена.
Растения должны регулировать усвоение железа, потому что его избыток приводит к летальному исходу. Выявленные мутации ценны тем, что они поддерживают высокий уровень накопления железа, но не настолько, чтобы железо становилось очень токсичным для растения.
Эти мутации были в центре давней тайны. Из-за большого размера генома гороха исследователи не смогли обнаружить мутации, которые вызывают накопление железа. Однако 4 года назад был составлен первый черновик всей последовательности генома гороха, и это очень помогло профессору Балк и ее команде.
Это новое исследование дополняет эту историю, размышляет профессор Балк: «Я был связан с областью гомеостаза железа в растениях в течение 20 лет, и на каждой конференции, на которую я ходил, или в статьях упоминались эти два гена, но у людей не было мутаций.
Теперь, когда мы идентифицировали эти мутировавшие гены, мы можем начать продвигаться как в научном понимании, так и в практических улучшениях производства продуктов питания с более высоким содержанием биодоступного железа».
Две мутации с высоким содержанием железа, лежащие в основе этой давней генетической головоломки, были созданы в 1990-х годах двумя разными исследовательскими группами в Германии и США.
Вскоре после того, как они опубликовали свои результаты, группы пожертвовали часть семян гороха финансируемому BBSRC подразделению по ресурсам зародышевой плазмы, национальному ресурсному центру, базирующемуся в Центре Джона Иннеса. Запасы семян поддерживались и сохраняли жизнеспособность в течение нескольких десятилетий.
