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Jul 29, 2023

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5. Juni 2023 Dieser Artikel

5. Juni 2023

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von der King Abdullah University of Science and Technology

Pigmentierter Reis ist bekanntermaßen viel nährstoffreicher als weißer Reis und könnte eine wichtige Ressource zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit und zur Bekämpfung von Unterernährung sein. Allerdings sind verbesserte Erträge und agronomische Merkmale erforderlich, wenn diese Sorten, zu denen schwarze, braune und rote Sorten gehören, bei den Landwirten breite Akzeptanz finden sollen.

Ein internationales Team unter der Leitung von Magdy Mahfouz und Khalid Sedeek von KAUST hat gezeigt, dass wünschenswerte agronomische Merkmale einer kürzeren Stiellänge und einer frühen Reife in schwarzen Reis eingeführt werden können.

Ihre Forschung wird in der Zeitschrift Nature Food veröffentlicht.

Sedeek, ein Postdoktorand in Mahfouz‘ Labor, sagt, der erste Schritt zu diesen Verbesserungen sei die Sammlung umfassender genomischer Informationen gewesen.

„Obwohl die Genome mehrerer Japonica- und Indica-Reissorten zusammengestellt wurden, sind vollständige Genomsequenzen nur für einige wenige pigmentierte Sorten verfügbar“, sagt er.

Die Forscher wählten drei schwarze und zwei rote Reissorten für die Sequenzierung des gesamten Genoms aus. Um weitere genetische Variationen zu erkennen, sequenzierten sie weitere 46 Sorten.

„Der nächste Schritt bestand darin, die Zusammensetzung dieser Sorten zu analysieren, um diejenigen mit überlegenem Nährwert als Kandidaten für eine Verbesserung zu identifizieren“, sagt Sedeek. Zu diesem Zweck untersuchten die Forscher 63 Sorten schwarzen, roten und braunen Reises, wobei schwarzer Reis den besten Nährstoffgehalt in einer Vielzahl von Verbindungen aufwies, darunter Kohlenhydrate, Aminosäuren, Sekundärmetaboliten, Lipide, Peptide und Vitamine.

Pigmentierter Reis (insbesondere schwarzer Reis) ist außerdem reich an essentiellen Mikroelementen, darunter Eisen, Zink, Kupfer, Mangan und Selen. Insbesondere der schwarze indonesische Reis Cempo Ireng (der reichste Reis an Eisen und der reichste schwarze Reisgenotyp an Zink) könnte den täglichen Bedarf an diesen essentiellen Elementen decken.

Die Forscher verwendeten diese Nährstoff- und Metallionenprofile, um mehrere nährstoffreiche Sorten mit einem höheren Gehalt an Antioxidantien und anderen nützlichen Verbindungen und Elementen zu identifizieren, bei denen es sich wahrscheinlich um Sorten mit Verbesserungspotenzial handelt.

Einer davon war Cempo Ireng. Trotz seiner Schädlings- und Krankheitsresistenz zögern Landwirte jedoch, Cempo Ireng aufgrund seines langen Stammes und seines fünfmonatigen Lebenszyklus anzubauen. Sedeek richtete in Cempo Ireng ein Regenerations- und Transformationssystem ein und nutzte dann CRISPR/Cas 9, um drei Blütezeit-Repressoren auszuschalten, was zu einer kürzeren, früher reifenden Sorte führte.

Die verbesserten agronomischen Eigenschaften pigmentierter Reissorten haben das Potenzial, sie für den Anbau und die Einbindung in die Nahrungskette besser geeignet zu machen. Mahfouz weist jedoch darauf hin, dass noch mehr Arbeit erforderlich ist, um festzustellen, ob diese manipulierten Merkmale mit anderen wichtigen Merkmalen, wie etwa dem Ertrag, in pigmentiertem Reis koexistieren können.

„Dennoch“, sagt er, „bietet diese Forschung wichtige Ressourcen für Pflanzenbioingenieure und Züchter, um pigmentierten Reis weiter zu verbessern und seine potenziellen Vorteile für die menschliche Gesundheit zu nutzen.“

Mahfouz und sein Team planen nun, eine lokale rote Reissorte namens Hassawi-Reis zu verbessern. Diese besondere Reissorte, die ursprünglich aus Saudi-Arabien stammt, hat in der Region eine enorme kulturelle und wirtschaftliche Bedeutung. Durch den Einsatz der CRISPR-Technologie möchte die Gruppe die Produktivität und andere Schlüsselmerkmale von Hassawi-Reis steigern, um den besonderen Anforderungen des lokalen saudischen Marktes gerecht zu werden.

Mehr Informationen: Khalid Sedeek et al., Multi-Omics-Ressourcen zur gezielten agronomischen Verbesserung von pigmentiertem Reis, Nature Food (2023). DOI: 10.1038/s43016-023-00742-9

Zeitschrifteninformationen:Naturnahrung

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