Резистентный крахмал (англ. Resistant starch, RS) представляет собой особую форму крахмала, способствующую улучшению состояния здоровья при таких заболеваниях, как ожирение и диабет 2 типа, а также других хронических расстройствах.
Разработка сортов риса с высоким содержанием RS рассматривается как важный шаг к улучшению общественного здоровья. Тем не менее, большинство сортов риса содержат менее 2% RS в приготовленном виде, что значительно ниже желаемого уровня. Поэтому клонирование генов, ответственных за синтез RS, считается критически важным для увеличения его показателей в рисе. Об этом пишет портал «АгроXXI».
Крахмал является основным источником энергии для человека, обеспечивая около 50% суточной потребности. Гранулы крахмала имеют полукристаллическую структуру и состоят из двух ключевых полимеров глюкозы: амилозы и амилопектина. Синтез амилозы происходит с помощью крахмало-синтетазы, тогда как амилопектин образуется при участии трёх классов ферментов: синтаз крахмала, ферментов ветвления и ферментов деветвления.
С точки зрения пищевых характеристик крахмал можно разделить на быстроусвояемую, медленноусвояемую и резистентную его формы. Резистентный крахмал не переваривается в тонком кишечнике и достигает толстой кишки, где подвергается ферментации микробиотой. Это делает его полезным для контроля диабета 2 типа, управления весом и лечения воспалительных заболеваний кишечника. Поскольку почти все натуральные сорта риса содержат менее 2% RS, что значительно ниже рекомендованного уровня, исследовательская группа из Китая поставила перед собой задачу оптимизировать содержание RS в рисе, как сообщает Чэнь На в пресс-релизе Китайской академии наук.
Исследование под руководством Ван Аньци и профессора Ли Цзяяна из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук было опубликовано в научном журнале Plant Biotechnology Journal под названием «Создание высокоустойчивого крахмального риса путем систематического редактирования генов биосинтеза амилопектина inrs4». Ученые продемонстрировали, что мутации определённых генов, отвечающих за синтез амилопектина, могут значительно повысить уровень RS в рисе.
Как отметил профессор Ли, потеря функции гена крахмалсинтазы IIIa (SSIIIa) и SSIIIb может увеличить содержание RS до 10%. Понимание механизмов синтеза RS имеет важное значение как с теоретической, так и с практической точки зрения для повышения пищевой ценности риса. Ранее исследования группы профессора Ли показали, что одинарные и двойные мутанты генов ssIIIa и ssIIIb могут увеличивать уровень RS с 2% до 6% и 10% соответственно.
В этом новом исследовании учёные применили технологию редактирования генома для глубокого анализа 14 генов биосинтеза амилопектина на фоне двойного мутанта ssIIIa и ssIIIb. Мутации определённых генов синтеза амилопектина привели к дальнейшему увеличению уровня RS на фоне мутантов ssIIIa ssIIIb. Результаты показали, что четверные мутанты sbeI sbeIIb ssIIIa ssIIIb и sbeI ssIVb ssIIIa ssIIIb могут увеличивать содержание RS более чем на 18%.
Однако с увеличением уровней RS наблюдалось снижение пищевого качества приготовленного риса и урожайности зерна, что указывает на необходимость compromisы между этими характеристиками. В случае двойных мутантов ssIIIa и ssIIIb было отмечено сбалансированное соотношение между уровнями RS и урожайностью зерна.
«Наше исследование осветило вопросы биосинтеза RS, определив ряд генов, связанных с его биосинтезом, и разработав практические рекомендации по селекции сортов риса с высоким содержанием RS и сбалансированной продуктивностью», – заключил профессор Ли.
