В соответствии с усилиями по борьбе с многогранными последствиями недоедания, существует насущная необходимость в разработке диабетически благоприятных, более здоровых сортов риса для противодействия глобальной распространенности диабета.
эксклюзив 🔹
Мир сталкивается с тройным бременем неполноценного питания, отмеченным ростом показателей ожирения, недоедания и скрытого голода, особенно распространенного в бедных странах с неравенством доходов.
Среди этих проблем диабет является значительным фактором глобальной смертности: только в 2021 году от него умерло 6,7 миллиона человек, при этом каждые 5 секунд умирает один человек, что приводит к потерям в размере не менее 966 миллиардов долларов США расходов на здравоохранение.
Во всем мире 537 миллионов взрослых страдают диабетом, и, по оценкам, к 2045 году это число достигнет 783 миллионов. Среди этих случаев диабет 2 типа составляет от 90 до 95% диабета.
Регионы Юго-Восточной Азии и Западной части Тихого океана являются двумя регионами, наиболее сильно затронутыми диабетом, и, по прогнозам, в течение следующих двух десятилетий эти цифры могут возрасти до 151,5 миллиона и 260,2 миллиона соответственно. Страны с низким и средним уровнем дохода вносят вклад в более чем 75% случаев диабета, при этом на Азию приходится 60% мирового населения, страдающего диабетом, при этом 90% шлифованного риса производится и потребляется в Азии.
Рис, являющийся основным продуктом питания для более чем половины населения мира, потребляется в основном в шлифованной форме, которая содержит легкоусвояемый крахмал (из общего количества крахмала ~90%; сухой вес). Это означает, что большинство сортов культивируемого риса имеют высокий гликемический индекс (ГИ).
Группа исследователей из Международного научно-исследовательского института риса (IRRI) с помощью методов генетики и искусственного интеллекта определила гены и маркеры, отвечающие за низкий гликемический индекс (ГИ) и высокое содержание белка в рисе.
Их исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences , выявило превосходный набор линий, которые показали сверхнизкий ГИ (ниже 45%) с беспрецедентным уровнем белка (15,99), что в два раза превышает содержание, обычно встречающееся в обычном шлифованном рисе. Сорта риса с более высоким содержанием белка могут способствовать более медленному перевариванию и усвоению, потенциально помогая контролировать уровень глюкозы в крови, что еще больше улучшает его сверхнизкие характеристики ГИ.
«При разработке рекомбинантных инбредных линий с использованием Samba Mahsuri и удлинителя амилозы IR36 (IR36ae) в качестве родительских линий мы идентифицировали количественные локусы признаков и гены, связанные с низким ГИ, высоким содержанием амилозы (AC) и высоким содержанием белка (PC). Интегрируя генетические методы с моделями классификации, этот комплексный подход идентифицировал гены-кандидаты на хромосоме 2 ( qGI2.1/qAC2.1, охватывающие область от 18,62 Мб до 19,95 Мб), оказывающие влияние на низкий ГИ и высокий уровень амилозы. Примечательно, что фенотипический вариант с высоким значением был связан с рецессивным аллелем фермента ветвления крахмала 2b (sbeIIb). Геномно-редактированная линия sbeIIb подтвердила фенотип низкого ГИ в шлифованных зернах риса. Кроме того, комбинации аллелей, созданные высокозначимыми SNP из целевых ассоциаций и эпистатически взаимодействующих генов, показали фенотипы со сверхнизким GI с высоким содержанием амилозы и высоким содержанием белка. Метаболомный анализ риса с различными AC, PC и GI показал, что превосходные линии с высоким содержанием AC и PC и низким ГИ были преимущественно обогащены гликолитическим и аминокислотным метаболизмом, тогда как низшие линии с низким содержанием AC и PC и высоким ГИ были обогащены метаболизмом жирных кислот. Высокоамилозная высокобелковая рекомбинантная инбредная линия (HAHP_101) была обогащена незаменимыми аминокислотами, такими как лизин. Такие линии могут быть весьма актуальны для разработки пищевых продуктов для борьбы с диабетом и недоеданием», — пишут авторы исследования.
«В совокупности эти результаты подчеркивают совокупный потенциал и преимущества риса с низким ГИ и высоким содержанием белка, который является существенным источником белка и незаменимых аминокислот, таких как лизин, для потребителей, особенно в регионах, где рис является основным продуктом питания», — говорит доктор Несе Шринивасулу, автор-корреспондент статьи и главный научный сотрудник Центра качества зерна и питания IRRI. Он добавляет, что линии, включенные в исследование, также дали урожайность, сопоставимую с существующими высокоурожайными сортами риса.
Новые линии риса были разработаны путем скрещивания инбредного сорта от Samba Mahsuri и амилозного удлинителя IR36. Результаты могут помочь решить проблему растущей заболеваемости диабетом и потребности в адекватном потреблении белка для сотен миллионов людей из группы риска.
Во всем мире около 537 миллионов взрослых страдают диабетом, и ожидается, что к 2045 году это число вырастет до 783 миллионов. На страны с низким и средним уровнем дохода приходится более трех четвертей случаев диабета, а на Азию приходится 60% мирового населения, страдающего диабетом. Высокобелковый рис может помочь улучшить рацион и здоровье полумиллиарда потребителей с дефицитом белка, многие из которых живут в Южной Азии и Центральной Африке.
«Учитывая, что рис является основным продуктом питания для значительной части населения мира, крайне важно внедрять высокоурожайные сорта риса с образцами шлифованного риса, содержащими высококачественный белок и обладающими сверхнизким гликемическим индексом, чтобы решить тройное бремя проблем с питанием среди сообществ с низким и средним уровнем дохода», — комментирует доктор Гурдев С. Кхуш из Калифорнийского университета в Дэвисе и соавтор статьи.
Команда доктора Шринивасулу и ее партнеры теперь стремятся включить эти гены в будущие программы селекции и популярные сорта, выращиваемые в Азии и Африке.
«Благодаря своему исключительно низкому гликемическому индексу и содержанию белка, превосходящему традиционные сорта риса, эти высокоурожайные и питательные сорта риса откроют путь к решению важнейших задач в области продовольственной и пищевой безопасности», — заявила генеральный директор IRRI д-р Ивонн Пинто.
Исследование проводилось в сотрудничестве с Калифорнийским университетом в Дэвисе (США), Институтом молекулярной физиологии растений Общества Макса Планка (Германия) и Центром биологии систем растений (Болгария).
Источник: International Rice Research Institute.
На фото — линии риса с ультранизким и низким ГИ высаживаются на территории кампуса Международного института исследований риса (IRRI) на Филиппинах. Источник: Международный институт исследований риса (IRRI).
