Создание риса с высоким содержанием резистентного крахмала путём нарушения синтеза амилопектина
Рис — одна из важнейших зерновых культур и отличный источник крахмала. Резистентный крахмал (RS) оказывает благотворное влияние при диабете, контроле веса и воспалительных заболеваниях кишечника.
Большинство сортов риса содержат менее 2% RS в варёном виде. Учёные показали, что мутации в определённых генах биосинтеза амилопектина могут дополнительно повысить содержание RS на фоне мутаций в генах растворимой крахмалсинтазы IIIa (ssIIIa) и ssIIIb, что даёт новые представления о биосинтезе RS в рисе.
Исследование, проведённое Ван Аньци и коллегами из команды профессора Ли Цзяяна из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук, было опубликовано 19 ноября в Plant Biotechnology Journal под названием "Создание риса с высоким содержанием резистентного крахмала путём системного редактирования генов биосинтеза амилопектина".
"Выяснение механизма биосинтеза RS имеет важное теоретическое и практическое значение для повышения питательной ценности риса", — сказал профессор Ли.
Предыдущие исследования команды Ли и их коллег показали, что одиночная мутация ssIIIa и двойная мутация ssIIIa ssIIIb могут повысить содержание RS с 2% до 6% и 10% соответственно.
В новом исследовании учёные использовали геномное редактирование для системного генетического анализа 14 генов биосинтеза амилопектина на фоне двойной мутации ssIIIa ssIIIb. Мутация определённых генов биосинтеза амилопектина дополнительно увеличила содержание RS на этом фоне.
Было обнаружено, что четверные мутанты sbeI sbeIIb ssIIIa ssIIIb и sbeI ssIVb ssIIIa ssIIIb могут повысить уровень RS более чем до 18%.
Вкусовые качества варёного риса и урожайность зерна снижались по мере увеличения содержания RS, что указывает на компромисс между этими признаками. Однако у мутантов ssIIIa ssIIIb наблюдался сбалансированный уровень RS и урожайности зерна.
"Наше исследование проливает свет на биосинтез RS, идентифицируя ряд генов биосинтеза амилопектина и разрабатывая практические способы селекции сортов риса с высоким содержанием RS и сбалансированными характеристиками", — сказал профессор Ли.