Feltárta a búza genetikai állományát egy nemzetközi kutatócsoport

Egy nemzetközi kutatócsoport feltárta a búza genetikai állományát, ami megnyitotta az utat jóval táplálóbb és az éghajlathoz jobban alkalmazkodó búzafajták nemesítése, a gabonaallergiában szenvedők életminősége javítása előtt.

A mintegy 2400 tagú Nemzetközi Búzagenom-szekvenáló Konzorcium (IWGSC) a Science című tudományos folyóiratban mutatta be kutatási eredményeit. 

A kenyérbúza genomja mintegy 16 milliárd bázispárból áll, ami azt jelenti, hogy nagyjából ötször nagyobb, mint az emberé. A kutatók a 21 kromoszómáján 107 ezer gént azonosítottak. 

A kenyérbúza genomjának szekvenálása nagy kihívást jelentett a kutatók számára annak összetettsége miatt, mivel az három algenomból áll és genomjának több mint 85 százaléka ismétlődő elemek - írták a kutatók.

Az ismétlődő szekvenciák azt jelentik, hogy a genom hatalmas részei nagyon hasonlítanak egymáshoz, ezért nehéz megkülönböztetni az algenomokat, és helyes rendben összerakni a genomot. A konzorcium tagjai 13 éven át dolgoztak a szekvenáláson. 

"Ez nagyban felgyorsítja az erőfeszítéseket a mezőgazdaságilag fontos búzafajták, köztük olyanok azonosítására, amelyek segíthetnek a nagy gombabetegségek legyőzésében" - mondta Kosztya Kanyuka, az IWGSC tagja. 

A kenyérbúzát a világ lakosságának több mint egyharmada fogyasztja. A búza teszi ki az emberek által elfogyasztott teljes kalóriamennyiség és fehérje majd 20 százalékát. Fontos vitamin- és ásványi anyagforrás. 

A búza genomjának szekvenálása alapvetően hozzájárult ahhoz, hogy magyar, ausztrál, norvég, német és kínai kutatócsoportoknak sikerült új lehetőségeket feltárni a gabonaallergiában szenvedők életminőségének javítására, a csoport tagja volt az MTA Agrártudományi Kutatóközpont három munkatársa - közölte a Magyar Tudományos Akadémia csütörtökön az MTI-vel. 

A Science Advances című folyóiratban közölt kutatás eredményeit összegző cikk vezető szerzője Juhász Angéla, a nyugat-ausztráliai Murdoch Egyetem Mezőgazdasági Biotechnológiai Központ és az MTA ATK Mezőgazdasági Intézet kutatója. 

Az eredmények a csökkent antigén- és allergéntartalmú búzafajták nemesítéséhez visznek közelebb. "Ha ismerjük ezeket a fehérjéket, értjük a kenyérbúzára jellemző genetikai változatosságot és a növényre hatást gyakorló környezeti tényezők szerepét, akkor segíteni tudjuk a nemesítőket és az élelmiszeripart olyan élelmiszerek előállításában, amelyeket majd azok is fogyaszthatnak, akiknek egyébként tartózkodniuk kellene a búzaalapú élelmiszerek fogyasztásától" - magyarázta Juhász Angéla.

A kutatók a vékonybél autoimmun betegsége, a lisztérzékenység (cöliákia), valamint a búzaallergia különböző típusainak genetikai hátterét, kiváltó okait vizsgálták. A búza fogyasztásával, lisztjének belélegzésével kapcsolatos megbetegedések közé tartozik a bőr- és emésztőrendszeri tünetekkel jelentkező ételallergia, a fizikai aktivitást követően fellépő anafilaxia (WDEIA), valamint a pékeket, sütödei dolgozókat érintő pékasztma. A lisztérzékenység és a búzaallergiák jellemzően nem gyógyíthatók: jelenleg az egyetlen jó megoldás a búza-, valamint a rozs- és árpaalapú élelmiszerek kerülése, a gluténmentes táplálkozás.

"Ebben az óriási projektben a búza minőségét elsődlegesen meghatározó tartalékfehérjék és rokon fehérjecsaládjaik azonosításáért voltam felelős" - mondja Juhász Angéla. "Ezt a referencia genomszekvenciát és az azonosított fehérjecsaládokat használtuk a búza allergénjeinek és a lisztérzékenységgel kapcsolatos fehérjéinek azonosítására és mennyiségének vizsgálatára, különböző környezeti stresszhatások alkalmazása mellett".

A környezeti hatások szerepének feltárása a kutatás másik fontos eredménye. Az egyes fehérjék eltérő mennyiségben termelődnek a búzaszemben. "Ha a tenyészidőszak végén hűvösebbre fordul az időjárás, akkor a pékasztmát kiváltó és az ételallergiával kapcsolatos fehérjék koncentrációja megemelkedik. Másfelől, ha a virágzás alatt hőstressz éri a kenyérbúzát, akkor nagyobb mennyiségben fejeződnek ki a cöliákiával és a WDEIA-val kapcsolatos fehérjék" - magyarázta Juhász Angéla.

Ismerve az immunreaktív fehérjeszakaszok fehérjén belüli pozícióját és az ezen fehérjéket kódoló gének kromoszómán belüli elhelyezkedését, lehetőség nyílik a csökkentett allergén- és antigéntartalmú búzafajták azonosítására, nemesítésére. Így például genomszerkesztési módszerek segítségével célirányosan módosíthatjuk vagy távolíthatjuk el az immunreakciót kiváltó szakaszokat anélkül, hogy megváltoztatnánk a fehérjének a búzanövény élettani folyamataiban vagy funkcionális tulajdonságaiban betöltött szerepét. A most azonosított fehérjeszakaszokra tervezett genetikai és biokémiai markerek pedig lehetőséget nyújtanak a kedvező összetételű és tulajdonságú fajták szelektálására, a nyersanyag összetételének feldolgozóipari ellenőrzésére - számolt be a lehetőségekről a Murdoch Egyetem és az MTA ATK kutatója.