Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, может принести пользу миллионам людей, которые полагаются на кукурузу в качестве источника питания, в Южной Америке, Африке и других странах.
Мировые поставки кукурузы зависят от повышения ее урожайности и качества, которые зависят от накопления крахмала и белков в эндосперме зерна, говорится в исследовании. Эндосперм, важный источник питания человека, который содержит крахмал, масла и белки, представляет собой ткань семян, окружающих зародыши.
«Мы нашли новый подход к открытию новых регуляторов синтеза крахмала и белка, которые определяют урожайность и качество зерна», – сказал ведущий автор исследования Чжийонг Чжан, научный сотрудник Института микробиологии Ваксмана при Университете Рутгерса в Нью-Брансуике.
Ученые обнаружили, как кукурузный крахмал и белок одновременно синтезируются в эндосперме, что может позволить им найти хороший баланс между качеством питательных веществ и урожайностью, сказал Чжан. Одомашнивание кукурузы и современное разведение постепенно увеличивают содержание крахмала, но снижают накопление белка в эндоспермах.
Исследователи изучили ключевые белки в зернах кукурузы, известные как зеины, которые лишены лизина, незаменимой аминокислоты (строительный блок белков), что приводит к низкому качеству питательных веществ.
Во время селекции кукурузы на протяжении десятилетий люди увеличивали содержание лизина, выращивая кукурузу с более низким уровнем зеинов. Тем не менее, сегодняшние уровни лизина слишком низкие, чтобы удовлетворить потребности быстро растущего населения мира.
Итак, молекулярные генетики и селекционеры кукурузы пытаются резко снизить уровни зеина, чтобы улучшить качество питательных веществ кукурузы, сосредоточив внимание на их блокировании и так называемых факторах транскрипции.
Транскрипция – это когда информация в ДНК гена передается в РНК, в результате чего образуются белки, которые играют ключевую роль в тканях, органах, структуре и функциях организма.
Исследовательская группа обнаружила, что два фактора транскрипции играют ключевую роль в регулировании синтеза крахмала и белка, открывая путь для дальнейших исследований, чтобы полностью понять баланс между качеством питательных веществ и урожайностью на молекулярном уровне.
Среди соавторов Рутгерса научный сотрудник, получивший докторскую степень, Цзяцян Донг и старший автор Иоахим Мессинг, директор Института Ваксмана.
Ученые из Шанхайского института биологических наук, Института физиологии и экологии растений Китайской академии наук внесли свой вклад в исследование.