Ученые вырастили пшеницу с гигантскими крахмальными гранулами

Ученые Центра Джона Иннеса совершили прорыв в биоинженерии, вырастив пшеницу с крахмальными гранулами сверхбольшого размера. Это открытие может изменить пищевую промышленность, сделав хлеб и макаронные изделия более полезными, а также принести значительную выгоду ряду индустрий, использующих крахмал в производстве.

Крахмал – сложный углевод, обеспечивающий до 50% потребляемых человеком калорий. В зерновых культурах он представлен смесью крупных плоских гранул (тип А) и мелких сферических (тип В).

Размер этих гранул напрямую влияет на то, как наш организм усваивает пищу. Крупные гранулы имеют меньшую площадь поверхности, поэтому пищеварительные ферменты расщепляют их дольше. Часть крахмала, не переварившаяся в верхних отделах ЖКТ, становится «резистентным крахмалом», который питает микробиом кишечника и предотвращает резкие скачки сахара в крови, что важно для профилактики диабета 2 типа и ожирения.

Технологический потенциал

Увеличение размера гранул также позволяет улучшить органолептические свойства продуктов.

Помимо пищевой индустрии разработка открывает новые возможности для производства бумаги, упаковки, текстиля, а также фармацевтической, косметической и биохимической отраслей. Крупные гранулы легче отделять, что упрощает переработку, а их уникальные связующие и загущающие свойства повышают качество конечных материалов.

Как ученые добились увеличения гранул?

Исследователи выяснили, что размер крахмальных гранул ограничен двумя факторами: объемом пространства в амилопластах (органеллах, где хранится крахмал) и количеством гранул, конкурирующих за питательные вещества.

С помощью методов биоинженерии ученые устранили эти ограничения, в результате чего пшеница начала производить крахмал гигантских размеров, что было подтверждено сканирующей электронной микроскопией.

Размер гранул типа А достиг 50 микрометров, что более чем вдвое превышает стандартные 20 микрометров. Доля гранул размером 30 микрометров выросла до 50%, в обычной пшенице этот показатель составляет всего 6%.

Используемая технология применима ко многим зерновым культурам, таким как пшеница и ячмень, что открывает широкие перспективы для создания продуктов нового поколения с улучшенными питательными и технологическими свойствами.

Изучением и разработкой методов диагностики опасных фитопатогенов пшеницы занимаются в научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора), в дальнейшем разработки применяют в аккредитованных лабораториях Россельхознадзора.

Источник: Rose McNelly et al, Targeting granule initiation and amyloplast structure to create giant starch granules in wheat, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeh2735. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeh2735