Жирнокислотный состав и геном

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 14002 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Нут — это питательная зернобобовая культура с высоким содержанием белков, углеводов, микроэлементов и низким содержанием жиров. Жирные кислоты нута связаны со снижением риска ожирения, уровня холестерина в крови и сердечно-сосудистых заболеваний у людей. Мы измерили четыре первичные жирные кислоты нута; пальмитиновая кислота (PA), линолевая кислота (LA), альфа-линоленовая кислота (ALA) и олеиновая кислота (OA), которые имеют решающее значение для здоровья человека и реакции растений на стресс, в панели разнообразия нута, состоящей из 256 образцов (типы Kabuli и Desi ). Широкий диапазон концентраций выявлен для ПА (450,7–912,6 мг/100 г), МК (1605,7–3459,9 мг/100 г), АЛК (416,4–864,5 мг/100 г) и ОА (1035,5–1907,2 мг/100 г). ). Процент рекомендуемых суточных также варьировался для ПА (3,3–6,8%), ЛА (21,4–46,1%), АЛК (34,7–72%) и ОА (4,3–7,9%). Слабые корреляции были обнаружены среди жирных кислот. Полногеномные исследования ассоциаций (GWAS) были проведены с использованием данных генотипирования путем секвенирования. Для PA было выявлено пять значимых однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). Анализ структуры примесной популяции выявил в этой панели семь субпопуляций, основанных на предковом разнообразии. Это первое опубликованное исследование, в котором охарактеризованы профили жирных кислот в группе разнообразия нута и проведено GWAS для выявления связей между генетическими маркерами и концентрациями выбранных жирных кислот. Эти результаты показывают, что биообогащение жирных кислот нута возможно с использованием традиционных и геномных методов селекции для создания превосходных сортов с лучшим профилем жирных кислот для улучшения здоровья человека и реакции растений на стресс.

Жиры обеспечивают значительное количество калорий и энергии для благополучия человека и здорового образа жизни. Жирные кислоты выполняют несколько важных метаболических функций в организме человека, в том числе накапливаются в качестве источников энергии для использования при сниженном уровне глюкозы в крови, помогают регулировать экспрессию генов, формируют клеточные структуры, способствуют передаче сигналов клетками и помогают контролировать уровень холестерина и воспалительные реакции1. Жирные кислоты подразделяются на насыщенные жирные кислоты (НЖК), мононенасыщенные жирные кислоты (МНЖК) и полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК). Мясо, растительные масла, морепродукты и бобовые содержат НЖК и МНЖК в диапазоне от 1,5 до 52 г/100 г и от 0,9 до 85 г/100 г соответственно2, тогда как ПНЖК варьируются от 0,027 до 7 г/100 г. Олеиновая кислота — это МНЖК, обладающая противовоспалительными свойствами3. ПНЖК считаются незаменимыми жирными кислотами (НЖК) и имеют два подсемейства, а именно жирные кислоты омега-6 (ω-6) и омега-3 (ω-3). Линолевая кислота (LA; ω-6) и альфа-линоленовая кислота (ALA; ω-3) являются важными ПНЖК для здоровья человека 1,4. Эти незаменимые жирные кислоты необходимо получать с ежедневным рационом5.

Зернобобовые культуры, включая нут (Cicer arietinum L.), обеспечивают ежедневную потребность в НЖК6. Нут возник на юго-востоке Турции и широко потребляется во всем мире, особенно в Юго-Западной Азии7. Нут состоит из 50–58% углеводов, 18–22% белков, 3,8–10% жиров и <1% микроэлементов8. Кроме того, нут является богатым источником пребиотических углеводов9. Исследование питания человека показало, что диета, богатая бобовыми, включая нут, снижает вес, общий холестерин, липопротеины низкой плотности (ЛПНП) и липопротеины высокой плотности (ЛПВП) в течение восьми недель10. Жирные кислоты в нуте также играют решающую роль в реакции растений на стресс, их адаптивности и выживаемости11. Степень насыщенности жирными кислотами в нуте поддерживает структуру, функцию, целостность, текучесть и проницаемость мембран путем изменения их физических и физиологических свойств 12,13. Десатуразы жирных кислот (FAD) регулируют десатурацию жирных кислот в нуте14, и было идентифицировано 39 генов FAD в ответ на засуху, засоление и холодовой стресс15. Таким образом, широкий спектр жирных кислот, предполагающий широкую генетическую изменчивость, может быть использован не только для изучения потенциала биофортификации жирных кислот, но и для селекции нута на устойчивость к стрессу.