Ученые вырастили рис для борьбы с дефицитом витамина B1 у человека

Биофортификация (биообогащение) – комплекс мер по улучшению питательных качеств культурных растений. Группа ученых разработала линию риса с повышенным содержанием витамина B1.

Витамин B1, или тиамин – важнейший витамин для человека. Его дефицит является причиной многочисленных заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем. Исследователи добились значительного прогресса в борьбе с дефицитом витамина B1, часто связанным с диетой на основе риса. Специально воздействуя на ткани рисового зерна, ученым удалось значительно увеличить содержание в нем витамина B1 без ущерба для урожайности. Эти результаты могут помочь решить серьезную проблему здравоохранения в регионах, где рис является основным продуктом питания.

Большинство витаминов не может вырабатываться человеческим организмом и должно поступать с пищей. Потребность в витаминах покрывается в случае, если рацион разнообразен. Но в популяциях, где зерновые, такие как рис, являются основным или даже единственным источником питания, дефицит витаминов – обычное явление. В особенности это касается витамина B1 (тиамина), недостаток которого вызывает многочисленные нервные и сердечно-сосудистые заболевания, например, бери-бери.

Рис – основная культура для половины населения планеты, главным образом тропических стран Азии, Южной Америки и Африки. Зерна риса содержат мало витамина B1, а такие этапы обработки, как полировка, еще больше снижают его содержание (в среднем до 90 %), усугубляя хронический дефицит.

Группа ученых, специализирующихся на биосинтезе витаминов и путях их разрушения в растениях, занялась изучением повышения содержания витамина B1 в эндосперме риса, то есть питательной ткани, которая составляет основную часть семени, а значит, и употребляется в пищу.

Предыдущие попытки биофортификации привели к увеличению содержания витамина B1 в листьях и отрубях (внешнем слое рисовых зерен), но не в готовом к употреблению рисовом зерне.

В ходе последнего исследования ученые вывели линии риса, экспрессирующие ген, который контролируемо сохраняет витамин B1 в тканях эндосперма. После выращивания в теплицах, сбора урожая и полировки рисовых зерен было обнаружено, что содержание витамина B1 в рисовых зернах этих линий увеличилось.

Эти линии были высеяны на экспериментальном поле и выращивались в течение нескольких лет. С агрономической точки зрения анализируемые характеристики были одинаковыми как для модифицированных, так и для немодифицированных растений риса. Высота растений, количество стеблей на растении, масса зерна и урожайность были сопоставимы.

С другой стороны, уровень витамина B1 в рисовых зернах после стадии полировки у модифицированных линий был выше в 3–4 раза. Таким образом, эта модификация позволяет накапливать витамин B1 без ущерба для урожайности.

Большинство исследований такого рода проводятся с культурами, выращиваемыми в теплицах. Тот факт, что ученые смогли вырастить линии в полевых условиях, а экспрессия модифицированного гена с течением времени стабильна и не влияет на агрономические характеристики, является очень многообещающим.

Для получения высокопитательных и полезных продуктов необходимо использовать только качественный семенной материал, незараженный карантинными и опасными болезнями. Узнать о самых современных методах диагностики и актуальных угрозах для семеноводства можно 5–6 июня 2024 года на базе Воронежского филиала Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») в рамках Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современное семеноводство: ключевые проблемы и пути их решения».

Источник: Teresa B. Fitzpatrick, Ivan Dalvit, Fei‐Han Chang, Kai Wang, Jared B. Fudge, Shu‐Heng Chang, Benoît Maillot, Wilhelm Gruissem. Vitamin B1 enhancement in the endosperm of rice through thiamine sequestration. Plant Biotechnology Journal, 2024; URL: https:doi.org/ 10.1111/pbi.14348