革新的なお米の品種が糖尿病と戦う
健康的な米の品種を作ることを目指した研究が、世界中の糖尿病リスクを減らそうとしてるよ。
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糖尿病は世界中で大きな健康問題で、現在5億3700万人の大人が影響を受けてるんだ。この数字は2045年までに7億8300万人に増えると予想されてる。これらのケースのほとんどは2型糖尿病で、糖尿病全体の90-95%を占めてる。低・中所得国は特に影響を受けていて、糖尿病のケースの75%以上を占めてて、アジアだけで世界の糖尿病患者の60%がいるんだ。
米は世界の半分以上の人にとって主食で、主に精白された状態で消費されてる。このタイプの米は消化しやすいでんぷんが多く含まれていて、血糖値が急上昇する原因になることがある。ほとんどの栽培された米は糖質指数が高いから、高GIの食べ物をたくさん食べて、運動不足なライフスタイルだと、2型糖尿病や他の健康問題のリスクが高まるよ。発展途上国の多くの人が米を主なカロリーとタンパク質の源としているから、GIが低くてタンパク質が多い米の品種を見つけることが重要なんだ。
米の遺伝学の進歩
研究者たちは、消費者にとってより健康的な米の品種を作るために取り組んでる。強力なツールを使って、抵抗性のでんぷんが多くて特定のタンパク質が少ない米を開発したんだ。この新しい米の系統は、消化が遅いでんぷんの一種であるアミロースの含有量をほぼ倍増させていて、糖質指数も低いんだ。研究によると、異なる遺伝子が米の成長や品質にどう影響するかを理解することで、栄養価が高く血糖値の管理に役立つ米を作ることができるんだって。
特に、米の粒のアミロース含有量とタンパク質レベルに影響を与える遺伝子領域が特定されている。これは異なる系統の米を研究して、高度な遺伝技術を使うことで行われたんだ。米のゲノムの特定の領域に焦点を当てることで、これらの重要な特性を制御する遺伝子を特定できたんだよ。
米におけるタンパク質の重要性
米のタンパク質含有量は他の穀物に比べて一般的に低いけれど、体によって非常に利用されやすいんだ。タンパク質レベルを上げる遺伝子を特定することで、栄養価が向上した米を開発できるかもしれない。これは特に、日常の栄養に米を重視しているコミュニティにとって重要なんだ。
慎重な分析を通じて、研究者たちはタンパク質含有量と糖質指数の両方に関連する多数の遺伝的マーカーを特定した。これらのマーカーを使用することで、より高いタンパク質レベルと低い糖質指数を持つ新しい米の品種を育成する際の指針になるんだ。
メタボロミクス:米を研究する新しい方法
メタボロミクスは、生物体内に存在する代謝物を調べる新しい科学のアプローチだ。米については、研究者たちが異なる系統を比較して、アミノ酸と脂肪酸のバランスが良いものを探してる。研究によると、特定の米の系統は健康に重要な必須アミノ酸のレベルが高いことが示されてるよ。
例えば、一つの米の系統を別のものと比較した結果、高タンパク質で低GIに開発されたものは、アミノ酸プロファイルが良好だったんだ。これが栄養価が高く、血糖値の管理にも役立つ米製品の創出につながるかもしれない。
機械学習と米の分類
最近の研究では、機械学習モデルが糖質指数、アミロース含有量、タンパク質レベルに基づいて米を分類するために利用されている。これらのモデルは、米が消化性や栄養価においてどのように振る舞うかを予測できるんだ。遺伝情報や代謝物濃度などのさまざまなデータポイントを分析することで、どの米の品種が健康に良いかを示唆してくれる。
この分野での人工知能の使用は画期的で、高い精度で予測を可能にしてる。これにより、研究者は特定の健康基準を満たす米の育成に集中できるようになって、最終的には消費者のためにより良い食べ物の選択肢を提供できるんだ。
高アミロース米の役割
高アミロース米の品種は、血糖値の反応が低いことが示されていて、糖尿病の人にはより良い選択肢なんだ。これらの米はでんぷんが体内で消化・吸収される方法に影響を与える独特の構造を持っているよ。
アミロースの含有量を増やすことで、研究者たちは低GIの米の系統を作り出した。これが食後の血糖値の急上昇を防ぐのに役立ち、すべての消費者にとって有益だよ、特に糖尿病を管理している人にとって。
新しい米の品種の栄養と健康上の利点
新しく開発されている米の品種は、より高いタンパク質と低いGIを提供するだけでなく、必須アミノ酸の豊富な供給源にもなるんだ。これは日常の栄養ニーズを満たすために重要だよ。この研究によると、この強化された米の一人前は、リジンやメチオニン、ロイシンなどの必須アミノ酸をかなり持ってる可能性がある。
このタイプの米は、主食として米に大きく依存している地域にとって、ゲームチェンジャーになり得るよ。これにより、その地域の全体的な食事と健康を改善する機会が得られるんだ。
米研究の未来の方向性
米の遺伝学に関する研究は、さらに米のタンパク質含有量と糖質指数を高めることを目指している。技術の進歩により、科学者たちは遺伝子とこれらの特性の関係をよりよく理解できるようになったよ。
最終的な目標は、健康の利益を高めながら、主食としての役割を果たす米の品種を開発することなんだ。これには、米の栄養プロファイルを改善するだけでなく、新しい品種がその地域で簡単に栽培され、受け入れられることを保証することも含まれるんだ。
結論
低GIで高タンパク質の米を開発する努力は、世界的な糖尿病の流行に対処する上で重要なんだ。米は億単位の人たちの食事において重要な役割を果たしていて、特に低・中所得国ではね。米の遺伝学を革新し続けることで、より栄養価の高い食べ物の選択肢を作り出し、より良い健康結果を支援できるんだ。この研究は、世界中の人々の食料安全保障と栄養を高めるための希望の一歩を表してるよ。
タイトル: Multi-omics of a rice population identifies genes and genomic regions in rice that bestow low glycemic index and high protein content
概要: To address the growing incidences of increased diabetes and to meet the daily protein requirements, we developed low glycemic index (GI) rice varieties with protein yield exceeding 14%. In the development of recombinant inbred lines using Samba Mahsuri and IR36 amylose extender as parental lines, we identified quantitative trait loci (QTLs) and genes associated with low GI, high amylose content (AC), and high protein content (PC). By integrating genetic techniques with classification models, this comprehensive approach identified candidate genes on chromosome 2 (qGI2.1/qAC2.1 spanning the region from 18.62Mb to 19.95Mb), exerting influence on low GI and high amylose. Notably, the phenotypic variant with high value was associated with the recessive allele of the starch branching enzyme 2b (sbeIIb). The genome-edited sbeIIb line confirmed low GI phenotype in milled rice grains. Further, combinations of alleles from the highly significant SNPs from the targeted associations and epistatically interacting genes showed ultra-low GI phenotypes with high amylose and high protein. Metabolomics analysis of rice with varying AC, PC, and GI revealed that the superior lines of high AC and PC, and low GI were preferentially enriched in glycolytic and amino acid metabolism, whereas the inferior lines of low AC and PC and high GI were enriched with fatty acid metabolism. The high amylose high protein RIL (HAHP_101) was enriched in essential amino acids like lysine. Such lines may be highly relevant for food product development to address diabetes and malnutrition. Significance StatementThe increasing global incidence of diabetes calls for the development of diabetic friendly healthier rice. In this study, we developed recombinant inbred rice lines with milled rice exhibiting ultra-low to low glycemic index and high protein content from the cross between Samba Mahsuri and IR36 amylose extender. We performed comprehensive genomics and metabolomics complemented with modeling analyses emphasizing the importance of OsSbeIIb along with additional candidate genes whose variations allowed us to produce target rice lines with lower glycemic index and high protein content in a high-yielding background. These lines represent an important breeding resource to address food and nutritional security.
著者: Gurdev Khush, S. Badoni, E. Pasion, S. Kor, S.-R. Kim, G. Misra, R. N. Tiozon, R. J. Buenafe, A.-R. Ramos-Castrosanto, V. Pratap, I. Slamet-Loedin, J. von Steimker, S. Alseekh, A. R. Fernie, A. Kohli, N. Sreenivasulu
最終更新: 2024-03-23 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.21.586029
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.21.586029.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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