Naukowcy odkryli mutację w grochu prowadzącą do wysokiej zawartości żelaza
Korzystając z nowo dostępnej mapy, naukowcy z John Innes Center w Norfolk w Anglii zidentyfikowali sekwencję genetyczną odpowiedzialną za wysoką zawartość żelaza w dwóch odmianach grochu.
Naukowcy zastosowali technikę sekwencjonowania RNA, która umożliwiła im zbadanie genów ulegających ekspresji w roślinach grochu o wysokiej zawartości żelaza, które następnie porównano z genami roślin typu dzikiego o normalnym poziomie żelaza.
Korzystając z technik mapowania obliczeniowego, zespół naukowców zidentyfikował mutacje i ich lokalizację w genomie grochu. W ten sposób zidentyfikowali zmiany w kodzie genetycznym, które doprowadziły do rozwoju fenotypów o wysokiej zawartości żelaza.
Badania rozwiązały długą tajemnicę mutacji związanych z zawartością żelaza. Rośliny regulują spożycie żelaza, gdyż jego nadmiar jest śmiertelny. Zatem te dwie mutacje dały badaczom kluczowy wgląd w to, w jaki sposób rośliny są w stanie magazynować ogromne ilości żelaza, a jednocześnie regulują je na tyle, aby nie pobierały go za dużo.
Naukowcy od dawna wiedzieli, że mutacje te istniały, jednak ze względu na duży rozmiar genomu grochu nie byli w stanie ich znaleźć.
Mutacje zostały stworzone w latach 90. XX wieku przez dwie różne grupy badawcze w USA i Niemczech.
Możliwości biofortyfikacji
Niedokrwistość to stan spowodowany niedoborem żelaza. Objawy obejmują brak energii, zauważalne bicie serca i duszność.
Ze względu na rosnące obawy związane ze zmianami klimatycznymi wiele osób odchodzi od spożycia mięsa, co prowadzi do mniejszego spożycia żelaza. Ponieważ mięso jest niezwykle bogate w żelazo, ważne jest, aby u wegetarian i wegan nie wystąpiły niedobory żelaza.
Badania przedstawiają możliwości biofortyfikacji, a tym samym zwiększenia zawartości mikroelementów w żywności.
Instytut Johna Innesa sugeruje, że wykorzystanie odkrycia badania może znaleźć potencjalne zastosowania komercyjne, w tym uprawę pędów grochu o dziesięciokrotnie większej zawartości żelaza lub produkcję suplementów żelaza w bardziej naturalnej i biodostępnej formie żelaza.
Odkrycie może również pozwolić naukowcom na biofortyfikację innych upraw, takich jak pszenica czy jęczmień, ponieważ odkryte geny są zachowane w całym królestwie roślin.
„Z tych badań wynika wiele intrygujących możliwości, ale prawdopodobnie najbardziej ekscytującym wynikiem jest to, że wiedza o tych mutacjach może pomóc w strategiach edycji genów w celu zwiększenia poziomu żelaza w szerokiej gamie upraw” – powiedziała profesor Janneke Balk, liderka grupy w John Innes Center i autorka badania.
„Od 20 lat jestem związany z homeostazą żelaza w roślinach i na każdej konferencji, na której uczestniczyłem, lub w artykułach, wspomina się o tych dwóch genach, ale ludzie nie mieli mutacji.
„Teraz, gdy zidentyfikowaliśmy te zmutowane geny, możemy rozpocząć postęp zarówno w rozumieniu naukowym, jak i w praktycznych udoskonaleniach w produkcji żywności o wyższej zawartości bardziej biodostępnego żelaza
Źródło: The Plant Journal
„Genetyczne podstawy historycznych mutantów dgl i brz grochu gromadzących żelazo”
Opublikowano: 26 października 2023 r
Doi: https://doi.org/10.1111/tpj.16514
Autorzy: SA Harrington, M. Franceschetti, J. Balk