Genetiken bakom inlagringen av stärkelse och kostfiber i kornkärnan är klarlagd

Hur stor del av energin från fotosyntesen som omvandlas till stärkelse och fruktaner (en typ av kostfiber) i en kornkärna styrs av en enskild gen. En internationell forskargrupp med basen vid SLU har nu visat exakt hur denna avvägning regleras, och att nivåerna varierar mellan olika sorter. Forskningen banar väg för förädling av särskilt kostfiberrika kornsorter med en uttalad hälsoprofil.

Resultaten publicerades i tidskriften Molecular Plant, som bedömde artikeln som så intressant att den lyfts i form av en omslagsbild. Forskarna kommer från Sveriges lantbruksuniversitet, Hunan Agricultural University, Göteborgs universitet och Pacific Northwest National Laboratory.

Det socker som bildas vid växternas fotosyntes används som energi för exempelvis tillväxt och för bildning av frön med ett energiförråd till nästa växtgeneration. Ett viktigt sätt att lagra energi är att koppla ihop sockermolekyler till kedjor av olika längd. Bildningen (syntesen) av olika sådana polysackarider har avgörande betydelse för växternas överlevnad.

Stärkelse och fruktaner är två viktiga polysackarider för många blommande växter, inklusive jordbruksgrödor såsom spannmål. Stärkelse är en av de viktigaste energikällorna i vår stapelföda, medan fruktaner är en typ av prebiotiska kostfibrer som tas upp långsamt eller inte alls i mag-tarmsystemet, men som fyller andra viktiga funktioner. Kostfibrers hälsobefrämjande egenskaper är idag ett forskningsområde av stort intresse för livsmedelsindustrin.

Vad forskarna nu har visat är att syntesen av stärkelse och fruktaner i en kornplanta regleras av en och samma gen. Genen aktiveras när sockerhalten i cellen når upp till en viss nivå, vilket leder till att det bildas två proteiner som styr många enzym-gener som behövs för att växten ska kunna producera stärkelse respektive fruktaner. När forskarna jämförde olika kornsorter visade det sig att proportionerna mellan dessa båda proteiner varierade, och att detta påverkade hur mycket stärkelse och fruktaner som bildades.

– Det här öppnar upp för stora möjligheter att påverka halten stärkelse och fruktan i korn genom växtförädling, säger Chuanxin Sun, som är docent i växtmolekylärbiologi vid SLU.

– Spannmålsprodukters innehåll av olika kolhydrater har stor betydelse för såväl smak som teknologisk och hälsomässig kvalitet, säger Roger Andersson, som är professor i livsmedelsvetenskap vid SLU. Vi hoppas att vår upptäckt kommer att leda fram till nya spannmålssorter som har optimerad sammansättning för produktion av hälsosamma livsmedelsprodukter.

Forskningen leds av SLU och finansieras bland annat av det svenska företaget Lantmännen.

Kontaktpersoner

Dr. Chuanxin Sun (engelska)
Institutionen för växtbiologi
Sveriges lantbruksuniversitet
018-67 32 52, Chuanxin.Sun@slu.se

Prof. Roger Andersson (svenska)
Institutionen för molekylära vetenskaper
Sveriges lantbruksuniversitet
018-67 15 97, Roger.Andersson@slu.se

Artikeln

Yunkai Jin, Mingliang Fei, Sara Rosenquist, Lu Jin, Suresh Gohil, Corine Sandström, Helena Olsson, Cecilia Persson, Anna-Stina Höglund, Gunnel Fransson, Ying Ruan, Per Åman, Christer Jansson, Chunlin Liu, Roger Andersson, Chuanxin Sun. (2017). A Dual-Promoter Gene Orchestrates the Sucrose-Coordinated Synthesis of Starch and Fructan. Mol. Plant. doi: 10.1016/j.molp.2017.10.013.
http://www.cell.com/molecular-plant/abstract/S1674-2052(17)30332-5

Pressbild

(Får publiceras fritt i artiklar om detta pressmeddelande. Fotograf ska anges.)

Kornplanta. Foto: Chuanxin Sun