"Новые сорта риса с высоким содержанием белка и низким гликемическим индексом будут бороться с диабетом и недоеданием в мире"

В мире существует проблема тройного бремени плохого питания, которое проявляется в увеличении случаев ожирения, недоедании и скрытом голоде, особенно в бедных странах с высоким неравенством доходов.

Одной из самых серьезных проблем является диабет, который становится значительной причиной смерти по всему миру. Всего в 2021 году от диабета умерло 6,7 миллионов человек, а каждые 5 секунд умирает один человек, что приводит к огромным затратам на здравоохранение - 966 миллиардов долларов США.

На данный момент около 537 миллионов взрослых людей страдают от диабета во всем мире, а к 2045 году ожидается, что это число достигнет 783 миллиона. Диабет 2 типа составляет от 90 до 95% всех случаев диабета.

Самыми затронутыми регионами диабета являются Юго-Восточная Азия и западная часть Тихого океана. Прогнозируется, что в течение следующих двух десятилетий эти числа могут увеличиться до 151,5 миллиона и 260,2 миллиона соответственно. Более 75% случаев диабета приходится на страны с низким и средним уровнем дохода, и 60% людей, страдающих от диабета, проживает в Азии, где также производится и потребляется 90% шлифованного риса.

Шлифованный рис, основной продукт питания для большей половины населения планеты, содержит легкоусвояемый крахмал, составляющий около 90% его общей массы. Это означает, что большинство культивируемых сортов риса имеют высокий гликемический индекс (ГИ).

Группа ученых из Международного научно-исследовательского института риса использовала генетические исследования и искусственный интеллект, чтобы определить гены и маркеры, ответственные за низкий гликемический индекс и высокое содержание белка в рисе.

В ходе исследования, которое было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, был обнаружен набор линий риса с низким гликемическим индексом менее 45% и высоким содержанием белка 15,99, что в два раза превышает содержание в обычном шлифованном рисе. Сорта риса с высоким содержанием белка могут привести к более медленному перевариванию и усвоению, что поможет контролировать уровень глюкозы в крови и улучшить показатели гликемического индекса.

«Наше исследование позволило нам выделить гены и признаки, связанные с низким гликемическим индексом, высоким содержанием амилозы и высоким содержанием белка, путем создания рекомбинантных инбредных линий с использованием Samba Mahsuri и амилозного удлинителя IR36 в качестве родительских линий. Были идентифицированы квантитативные локусы и гены, оказывающие влияние на низкий гликемический индекс и высокое содержание амилозы. Особенно интересно то, что с рецессивным аллелем генов фермента ветвления крахмала 2b (sbeIIb) был связан фенотип с высоким значением гликемического индекса. Геномно-редактированная линия sbeIIb подтвердила фенотип с низким гликемическим индексом в шлифованных зернах риса. Комбинации аллелей с высокой значимостью из целевых ассоциации и эпистатически взаимодействующие гены также показали фенотипы с ультранизким гликемическим индексом и высоким содержанием амилозы и белка. Анализ метаболома риса с разным содержанием амилозы, белка и гликемического индекса показал, что высокие линии с высоким содержанием амилозы и белка и низким гликемическим индексом были богаты гликолитическим и аминокислотным метаболизмом, в то время как низкие линии с низким содержанием амилозы и белка и высоким гликемическим индексом были богаты метаболизмом жирных кислот. Высокоамилозная и высокобелковая рекомбинантная инбредная линия (HAHP_101) была богата незаменимыми аминокислотами, включая лизин. Такие сорта риса могут быть очень полезны для разработки пищевых продуктов, борьбы с диабетом и недоеданием», - пишут исследователи.

Эти результаты указывают на значительный потенциал риса с низким гликемическим индексом и высоким содержанием белка, который является важным источником белка и незаменимых аминокислот, таких как лизин, для потребителей, особенно в регионах, где рис является главным продуктом питания. Такие сорта риса будут иметь большое значение для борьбы с проблемами питания с низким и средним уровнем дохода.

Новые сорта риса были разработаны путем скрещивания сортов Samba Mahsuri и амилозного удлинителя IR36. Они помогут решить проблему растущего числа случаев диабета и недостатка белка у сотен миллионов людей, находящихся в зоне риска.

Всего в мире около 537 миллионов взрослых страдают от диабета, и к 2045 году ожидается, что это число вырастет до 783 миллионов. Более трех четвертей случаев диабета приходится на страны с низким и средним уровнем дохода, а в Азии проживает 60% людей, страдающих от диабета. Высокобелковый рис может помочь улучшить рационы и здоровье полумиллиарда людей с недостатком белка, особенно в Южной Азии и Центральной Африке.

«Учитывая, что рис является основным продуктом питания для значительной части населения мира, крайне важно использовать высокоурожайные сорта риса с образцами шлифованного риса, содержащими высококачественный белок и обладающими ультранизким гликемическим индексом. Это поможет решить проблему питания в сообществах с низким и средним уровнем дохода», - комментирует доктор Гурдев С. Кхуш из Калифорнийского университета в Дэвисе, соавтор статьи.

Ученые планируют внедрить гены, определенные в ходе исследования, в программы селекции и популярные сорта, выращиваемые в Азии и Африке.

«Благодаря своему ультранизкому гликемическому индексу и высокому содержанию белка по сравнению с традиционными сортами риса, эти новые сорта риса могут решить важные задачи продовольственной и пищевой безопасности», - отмечает доктор Ивонн Пинто, генеральный директор Международного научно-исследовательского института риса.

Научное исследование было проведено при участии Калифорнийского университета в Дэвисе (США), Института молекулярной физиологии растений Общества Макса Планка (Германия) и Центра 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).