Группа ученых, изучающих генетику кукурузы, разработала новый способ анализа и отбора растений для скрещивания, который позволит быстро вывести линию кукурузы, обогащенную провитамином А. Работа ученых опубликована в последнем номере журнала Science.
Новый подход позволяет существенно удешевить поиск генетических особенностей, которые отвечают за повышенное содержание предшественника витамина А в початках, а также повысить его эффективность. В организме человека провитамин А превращается в витамин А. Этот витамин необходим для зрения и костей, а также здоровья кожи, волос и работы иммунной системы.
Кукуруза - растение с чрезвычайно высоким уровнем генетического разнообразия. Эта особенность позволяет получать растения с широким спектром желаемых признаков. Однако до сих пор известны не все генетические механизмы, лежащие в основе такого разнообразия, что затрудняет направленное изменение растения для получения необходимого фенотипа.
Для того, чтобы получить растение с высоким содержанием провитамина А, необходимо проводить анализ его содержания в родительских особях и потомках скрещивания.
Наиболее распространенной на сегодняшний день методикой анализа является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Это достаточно эффективный метод, однако стоимость анализа одного растения составляет от 50 до 75 долларов США. Это очень высокая цена, так как для получения линии, стабильно производящей большое количество каротина, необходимо проанализировать сотни растений.
Применение новой методики существенно дешевле ВЭЖХ, кроме того, она позволяет получать более детализированную картину генетического вклада каждой линии. Ученые использовали набор методов молекулярной биологии, который позволил им определить участок хромосомы с генами, отвечающими за повышенную продукцию каротина, проследить, какой из вариантов гена соответствует самому высокому содержанию провитамина А в початках, и установить последовательность ДНК интересующих генов.
Используя такой подход, ученые нашли, что за повышенную продукцию каротина отвечает мутантный вариант одного из ферментов, который участвует в синтезе провитамина А в растении. Количество мутантного белка существенно ниже нормальной формы, однако в некоторых линиях баланс между нормальной и мутантной формами сдвинут в сторону мутанта. Соответственно, в початках таких растений содержится существенно больше каротина, чем обычно.
Ученые изучили около 300 генетических линий и обнаружили, что в некоторых из них содержание каротина в початке приближается к 15 микрограммам на грамм. Наиболее распространенные линии кукурузы содержат 0,1 микрограмма каротина на грамм.
Кукуруза - одна из основных кормовых культур в развивающихся странах. В то же время, в этих странах наблюдается серьезный дефицит витамина А у детей. Недостаток этого витамина приводит к аномалиям развития и болезням глаз. Более 40 миллионов детей в развивающихся странах страдают от заболеваний глаз и более чем у 250 миллионов наблюдаются другие расстройства, связанные с недостатком витамина А. Новый экономически эффективный подход к отбору растений позволит существенно улучшить качество жизни людей в этих странах, устранив недостаток витамина А.