Ученые разработали биообогащенный рис для борьбы с дефицитом питательных веществ

Команда из UNIGE совместно с ETH Zurich и NCHU на Тайване разработала линию риса с повышенным содержанием витамина B1.

Витамин B1 является важным микроэлементом для человека. Его дефицит является причиной многочисленных заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем. Исследователи из Женевского университета (UNIGE) в сотрудничестве с командами из ETH Zurich и Тайваньского национального университета Чунг Син (NCHU) добились значительного прогресса в борьбе с дефицитом витамина B1, часто связанным с диетой на основе риса.

Специально воздействуя на питательные ткани рисового зерна, ученым удалось значительно увеличить содержание витамина B1 без ущерба для агрономической урожайности. Эти результаты, опубликованные в Журнал биотехнологии растенийсмогло помочь разрешить главную проблему общественного здравоохранения в зонах где рис будет штапельным продуктом питания.

Большинство витаминов не могут вырабатываться организмом человека и должны поступать с пищей. Когда диета разнообразна, потребности в витаминах обычно покрываются. Но среди населения, где зерновые, такие как рис, являются основным или даже единственным источником пищи, их дефицит является обычным явлением. Особенно это касается витамина В1 (тиамина), дефицит которого вызывает многочисленные нервные и сердечно-сосудистые заболевания, например, бери-бери.

Витамин B1 в рисе теряется при обработке.

Рис является основной культурой для половины населения мира, особенно в тропических странах Азии, Южной Америки и Африки. В зернах риса мало витамина B1, а такие этапы обработки, как полировка (т. е. удаление отрубей путем натирания периферийных слоев), снижают его еще больше, унося с собой 90%. Таким образом, такая практика еще больше усугубляет хронические недостатки.

Лаборатория Терезы Фицпатрик, профессора кафедры наук о растениях факультета естественных наук UNIGE, специализируется на биосинтезе витаминов и путях их деградации в растениях. Ее группа в сотрудничестве с командой из ETH Zurich и тайваньского NCHU сосредоточилась на улучшении содержания витамина B1 в эндосперме риса, то есть питательной ткани, которая составляет основную часть семян и, следовательно, того, что едят.

«Предыдущие попытки биофортификации, предпринятые другими командами, привели к увеличению содержания витамина B1 в листьях и отрубях (наружном слое рисовых зерен), но не в готовом к употреблению рисовом зерне. В нашем исследовании мы специально нацеливались на увеличение содержания витамина B1 в эндосперме», — объясняет Тереза ​​Фицпатрик, первый автор исследования.

Ученые создали линии риса, экспрессирующие ген, который контролируемым образом связывает витамин B1 в тканях эндосперма. После выращивания в теплицах, сбора и полировки рисовых зерен они обнаружили, что в рисовых зернах этих линий повышено содержание витамина B1.

Перспективные экспериментальные культуры

Затем линии были высеяны на экспериментальном поле на Тайване и выращивались в течение нескольких лет. С агрономической точки зрения анализируемые характеристики были одинаковыми как для модифицированных, так и для немодифицированных растений риса. Высота растений, количество стеблей на растение, масса зерна и плодородность были сопоставимы.

С другой стороны, уровень витамина В1 в рисовых зернах после стадии полировки у модифицированных линий увеличивается в 3-4 раза. Таким образом, эта модификация позволяет накапливать витамин B1, не влияя на урожайность.

«Большинство исследований такого типа проводится на культурах, выращенных в теплицах. Тот факт, что мы смогли выращивать наши линии в реальных полевых условиях, что экспрессия модифицированного гена стабильна во времени без ущерба для каких-либо агрономических характеристик, очень многообещающе», — говорит Вильгельм Грюиссем, почетный профессор ETH Zurich, заслуженный профессор и научный сотрудник Юшаня в NCHU.

300-граммовая миска риса этой культуры обеспечивает около трети рекомендуемой суточной нормы витамина B1 для взрослого человека. Следующим шагом на пути к биообогащению растений витамином B1 будет внедрение этого подхода в коммерческие сорта. Однако, прежде чем эти растения можно будет культивировать, необходимо будет принять меры регулирования, касающиеся биофортификации с помощью генной инженерии.