Nemesítéssel növelik a búza rostanyag-tartalmát az ATK kutatói

Az összegzés felidézi: az MGI munkatársai közel 10 éve dolgoznak rostanyagban gazdagított gabonafélék nemesítéssel történő előállításán, a rostanyagok ugyanis fontos szerepet játszanak az emberi egészség megőrzésében. Míg ezek oldhatatlan része többek között a bélmozgást és a karcinogének megkötését segíti elő, addig az oldható frakció csökkenti a koleszterinszintet és a glükóz abszorpcióját a vékonybélben, ezáltal közvetett módon hozzájárul a szív- és érrendszeri betegségek, valamint a kettes típusú diabétesz kockázatának a csökkentéséhez. Egyes rostanyagok (például: a rezisztens keményítő) szelektíven táplálják a vastagbél jótékony baktériumait, serkentik azok szaporodását, vagyis prebiotikumként működnek.

A kutatócsoport két különböző megközelítésben indította el a búza rostanyagtartalmának növelését célzó kísérleteit. Az egyik út az emberi emésztésnek ellenálló, úgynevezett rezisztens keményítő mennyiségi arányának növelését célozta meg a búzában, míg a másik megközelítésben a sejtfalalkotó poliszacharidok, közülük is elsősorban az arabinoxilánok mennyiségét növelték a kutatók. Különösen fontos volt, hogy a rostanyagtartalom növelését a nagyobb arányban fogyasztott lisztfrakcióban akarták elérni, mert így elkerülhető a búza héjrészének – azaz a korpának – a visszakeveréséből eredő negatív változás a kenyér és más búzából készült pékáruk sütőipari minőségében, ízében és színében.

E törekvések megvalósításához nagyban hozzájárultak az EU-FP6 Healthgrain pályázatban azonosított, vagy kémiai mutációval előállított génforrások. Forrásként egy olyan kínai búzagenotípust használtak a kutatók, aminek lisztje két-háromszor annyi vízoldható arabinoxilánt tartalmazott, mint a többi 150 vizsgált fajta. Ez a tulajdonság egyben jól öröklődőnek is bizonyult, ezért ezt a változatot közvetlenül is fel lehetett használni nemesítési célokra. A kínai fajta igen korai kalászolási ideje miatt a keresztezési programban nehézségekbe ütközött a szülői genotípusok kiválasztása (Tremmel-Bede és mtsai., 2017).

Mivel a keményítő összetételében (amilóz-/amilopektinarány) relatíve kicsi a természetes variabilitás – legalábbis a nagy amilóz- és rezisztenskeményítő-tartalom irányába –, ezért olyan pontmutációk létrehozása révén állítottak elő ilyen speciális genotípusokat a kutatók, amelyek spontán módon is gyakran előfordulnak a természetben. Ebben az esetben az amilopektin szintézisében részt vevő enzimek működését gátolták, annak érdekében, hogy a rezisztenskeményítő-frakció keletkezése relatíve intenzívebb legyen. A későbbiekben hagyományos nemesítés révén a helyi környezeti körülményekhez jól adaptálódó genotípusokat hoztak létre ezekkel a speciális búzatörzsekkel (Rakszegi és mtsai., 2015).

A nemesítés folyamatát nagymértékben gyorsíthatja, ugyanakkor a szelekciót is hatékonyabbá teheti az olyan molekuláris markerek azonosítása, amelyek a magas rostanyag-tartalommal kapcsoltan öröklődnek - állapították meg a kutatók. Ezeknek köszönhetően el lehet ugyanis kerülni, hogy a környezeti körülmények torzító hatása megtévessze a nemesítőt. Immár tizenöt éve folynak a kísérletek az ilyen jellegű markerek azonosítására, ez idáig nem sok sikerrel.

Egy nemzetközi együttműködés keretében a kutatócsoport által létrehozott egyik nagy arabinoxilán-tartalmú populáció felhasználásával sikeresen azonosítottak egy olyan KASP-típusú markert, amely hatékonyan használható a kínai forráséhoz hasonló, magas arabinoxilán-tartalmú búzatörzsek szelekciójára (Lovegrove és mtsai., 2020). A kísérletek azonban tovább folynak egy nem kínai búzafajtán alapuló térképezőpopuláció vizsgálatával, hogy QTL-eket (quantitative trait locus) és új típusú markereket lehessen azonosítani.

A búza rostanyag-tartalma mennyiségi tulajdonság, ennélfogva ezt az értéket nagymértékben befolyásolják a környezeti hatások, különösen azok az abiotikus stressztényezők (hő, szárazság), amelyek a klímaváltozás velejárói. Ezért a kutatók többéves kísérletben vizsgálták az évjárat és a genotípus, valamint a hő- és a szárazságstressz hatását a rostanyagok mennyiségére és összetételére vonatkozóan (Rakszegi és mtsai., 2014; Tremmel- Bede és mtsai., 2020).

Annak érdekében, hogy további génforrásokat azonosíthassanak, a kutatók vizsgálták az Aegilops (kecskebúza) vadbúza-fajból származó kromoszómák addíciójának a búza rostanyagtartalmára és -összetételére kifejtett hatását is (Rakszegi és mtsai., 2017). A kutatások eredményeként sikerült 15 százalékkal növelni a búzakeményítő amilóztartalmát, ezzel pedig jelentősen nőtt a rezisztens keményítő mennyisége is. Huszonegy százalékos növekedést értek el továbbá a búza teljes arabinoxilán-tartalmában, és 49%-ot a vízoldható frakcióéban. Bizonyították azt is, hogy a vízoldható arabinoxilán-tartalom jól öröklődő tulajdonság: örökölhetősége 0,77 volt, és a teljes fenotípusos variancia 24 százalékát határozta meg a genotípus, majd további 25 százalékát a genotípus és az évjárat kölcsönhatása. Emellett kimutatták, hogy a környezeti stresszfaktorok hatására a rostanyagkomponensek összetétele, és ezzel a szerkezete is megváltozik, valamint hogy az Aegilops vadbúza-faj 5-ös és 7-es számú kromoszómáinak addíciója képes növelni a búza rostanyagtartalmát – tartalmazza a kutatók munkáját összefoglaló ismertetés.