Команда исследователей из Канады и Индии работает с разновидностью проса, которая подходит для выращивания на малопродуктивных землях, где зерновые культуры, такие как пшеница или кукуруза, имеют низкую урожайность. Как предполагают ученые, малое просо может стать новой большой культурой для Канады, а знание того, как это растение аккумулирует из почвы питательные вещества можно применить к пшенице и ячменю для повышения количества витаминов и минералов в этих урожаях.
эксклюзив 🔹
Интерес к зерну проса растет – оно обладает большей питательной ценностью, чем рис, пшеница и кукуруза, эту культуру легче выращивать — требуется меньше удобрений и воды – и просо более терпимо к условиям засухи, которые становятся все более распространенными во всем мире.
Организация Объединенных Наций объявила 2023 год Международным годом проса. А в сентябре прошлого года лидерам стран на саммите G20 в Индии был предложен шведский стол из блюд и десертов, приготовленных из проса.
Население мира, составляющее 7,6 миллиарда человек, зависит от риса, пшеницы и кукурузы, которые обеспечивают 42,5% суточной потребности в калориях, согласно данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций.
В то время как рост объемов урожая, вызванный зеленой революцией, снизил глобальное недоедание с 37% до 12%, повышение урожайности коррелировало со снижением питательных качеств зерновых. Высокоурожайные культуры, такие как рис и пшеница, заменили богатые питательными веществами, но менее прибыльные второстепенные зерновые культуры. В настоящее время 25% населения мира страдает от дефицита питательных микроэлементов, витаминов и минералов, называемого «скрытым голодом».
Витамины и минералы служат важными сопутствующими факторами для нескольких ферментативных реакций, которые регулируют средний рост и функции организма, а их дефицит, как известно, особенно сильно влияет на женщин и детей. Дополнение рациона более питательными, богатыми минералами зерновыми из семейства Poaceae, такими как рожь, просо, овес и сорго, предлагает эффективное решение для смягчения скрытого голода
Теперь исследователи из Министерства сельского хозяйства и агропродовольственной промышленности Канады вместе с партнерами в Индии определили, как функционируют гены проса на разных стадиях — от того, когда оно впервые прорастает, до момента образования семян. Например, они определили гены, ответственные за захват и транспортировку питательных веществ в семенах проса.
Сравнивая эти новые данные с генетической информацией других зерновых, исследователи теперь лучше понимают, почему просо так эффективно поглощает микроэлементы из почвы. Эти новые знания также могут быть применены при разработке лучших форм других культур, таких как ячмень и пшеница.
Просо — однолетняя культура с мелкими семенами, выращиваемая в основном в Азии и Африке. К ним относятся просо жемчужное (Pennisetum glaucum), просо могар (Setaria italica), просо пальчатое (Eleusine coracana), просо кодо (Paspalum scrobiculatum), просо скотное или куриное, ежовник обыкновенный (Echinochloa crusgalli) и просо малое (Panicum sumatrense).
Из этого просо малое относится к наименее изученным культурам, но вместе с тем содержит удивительно богатое количество жиров, белка, железа, цинка, флавоноидов и фенольных кислот. Семена имеют низкий гликемический индекс и самое высокое содержание пищевых волокон среди злаков, что делает их идеальным зерном для людей, страдающих диабетом. Однако урожайность малого проса, выращиваемого в умеренных и тропических регионах Индии, Китая, Восточной Азии и Малайзии, ниже, чем у основных зерновых культур.
Используя современные технологии, в том числе на базе Canadian Light Source (это ускорительный комплекс, источник синхротронного излучения в Канаде на территории Университета Саскачевана), доктор Раджу Суланаяканахалли из МСХ Канады и его коллеги из Университета сельскохозяйственных наук (Бангалор, Индия) и Всеиндийского скоординированного исследовательского проекта по просо малому, провели и опубликовали работу «Атлас тканеспецифичных транскриптомов нутрицевтических злаков в процессе развития: функциональная интеграция экспрессии генов для определения путей поглощения минералов у малого проса ( Panicum sumatrense )» в The Plant Journal .
«Как физиолога, меня очень интересовало, как эти, так называемые сиротские культуры поглощают железо, цинк, марганец из почвы и связывают все это в зерне. Понимание этого пути, понимание того, какие гены, какие молекулярные механизмы задействованы, было захватывающим», — говорит Суланаяканахалли, выросший в Карнатаке, Индия, где просо было самым стабильным местным источником пищи.
«Просо обеспечивает большинство питательных веществ, необходимых нашему организму для функционирования. Зерно проса является отличным источником белка, клетчатки, железа, цинка и ключевых аминокислот. В просе в 10 раз больше кальция, чем в пшенице, а также больше железа и цинка», — подчеркивает исследователь.
«Просо малое (Panicum sumatrense Roth ex Roem. & Schult.) устойчиво к стрессу, имеет короткий жизненный цикл и богатый минералами питательный профиль, который приносит уникальную пользу для здоровья. Нашей командой представлен атлас экспрессии генов проса малого (генотип JK-8) в развитии десяти тканей, представляющих разные стадии его жизненного цикла, начиная от прорастания семян и вегетативного роста до созревания метелки. Атлас транскриптома развития позволил идентифицировать 342 827 транскриптов. Анализ BUSCO и сравнение с транскриптомами родственных видов подтверждают, что это исследование представляет собой высококачественный и глубокий охват транскриптома проса малого. Кроме того, созданный здесь браузер eFP имеет удобный интерфейс, позволяющий интерактивную визуализацию экспрессии тканеспецифичных генов. Используя эти данные, мы идентифицировали транскрипты, ортологи которых у модельного арабидопсиса и риса участвуют в путях приобретения, транспорта и ответа на питательные вещества. Сравнительный анализ уровней экспрессии этих транскриптов имеет большой потенциал для повышения содержания минеральных веществ в сельскохозяйственных культурах, особенно цинка и железа, для решения проблемы «скрытого голода» и достижения пищевой безопасности, что делает его ценным активом для трансляционных исследований», изложил доктор Раджу Суланаяканахалли суть работы.
Просо, по его словам, может сыграть важную роль в решении проблемы «скрытого голода», преобладающего в развивающихся странах, где других зерновых много, но часто не хватает питательных веществ для решения серьезных проблем со здоровьем, таких как анемия у младенцев и детей. «Кормящие женщины могут включать просо в свой рацион», — говорит Суланаяканахалли.
Поскольку изменение климата меняет условия выращивания многих сельхозкультур, Суланаяканахалли считает, что именно Канада могла бы сыграть важную роль в решении проблемы продовольственной безопасности, став флагманом по поставкам зерна с улучшенными свойствами.
«Если мы дойдем до того, что не сможем выращивать твердую пшеницу или ячмень, то просто займем эти площади под просо, и тогда Канада может стать одним из стабильных поставщиков очень богатых питательными веществами зерновых для всего мира», заключил он.
Источники: Canadian Light Source, The Plant Journal.
