Hajdina liszt

Genomforrások

A hajdina fehérjék, flavonoidok, flavonok, fitoszterolok, tiamin-kötő fehérjék és más ritka vegyületek funkcionalitásával és tulajdonságaival kapcsolatban jelentős mennyiségű kutatás folyt (Li és Zhang, 2001; Tomotake et al., 2002; Kreft et al., 2006; Zielinski et al., 2009). A genomforrások, például a jó kapcsolódási térkép, a molekuláris markerek különböző osztályai, EST-könyvtárak, nagyméretű DNS-könyvtárak stb. azonban csak korlátozottan állnak rendelkezésre. A faji kapcsolatok megértéséről molekuláris markerek, például a polimer láncreakció (PCR) alapú DNS-ujjlenyomatok segítségével történő megértéséről töredékes beszámolók vannak, amelyeket az indiai Fagopyrum faji kapcsolatainak kimutatására használtak. A Fagopyrum 14 hozzáférésén és két alfaján tesztelt 75 véletlenszerű 10mer primer közül csak 19 hozott létre reprodukálható sávokat (Sharma és Jana, 2002a). Összesen 364 sávot figyeltek meg, primerenként átlagosan 19,15 sávot, amelyek 99,45%-a polimorf volt, ami segített a Fagopyrumban a fajok közötti kapcsolat tisztázásában (Sharma és Jana, 2002b). A F. esculentum (29), F. tataricum (20) és F. cymosum (2) 51 hozzáférését is jellemeztük random amplifikált polimorf DNS (RAPD) segítségével (Sethilkumarn et al., 2007). A fajonkénti populációs adatok azt mutatták, hogy a F. tataricum viszonylag polimorfabb, mint a F. esculentum hozzáférések. A várható heterozigozitás a F. esculentum esetében nagyobb volt, mivel az F. esculentum outcrossing jellegű. A becsült fixációs index (FST) értéke alacsony differenciáltságot jelzett egy faj populációi között zónánként. A fajonkénti populációszerkezet nagyobb változatosságot jelzett a fajok között, mint az övezetek között. A fajok közötti differenciálódás erős, amint azt a számított FST-érték jelzi, amely a felső 95%-os határérték fölé esik. A RAPD-elemzés azt is kimutatta, hogy a F. cymosum viszonylag közelebb áll a F. esculentumhoz, mint a F. tataricumhoz. A F. esculentum és a F. homotropicum genetikai térképét 223, illetve 211 AFLP marker alapján dolgozták ki (Yasui és mtsai., 2004). A F. homotropicum térképe nyolc kapcsolódási csoportot tartalmaz 211 AFLP markerrel, amelyek 548,9 cM-ot fednek le. Mikroszatellita markereket fejlesztettek ki a közönséges hajdinában a könyvtárakból származó 2785 klón szekvenálásával, és kimutatták, hogy 1483 klón tartalmazott olyan mikroszatelliteket, amelyek (CT)n és (GT)n ismétlődésekre gazdagodtak. A mikroszatellita lokuszok közül 237-re terveztek primerpárokat, amelyek közül 180 primerpárt amplifikáltak. Ebből 44 primerpárt értékeltünk ki a közös hajdinapopulációkban előforduló eltérések kimutatására való képességük szempontjából, és hét rokon Fagopyrum fajban, köztük a F. tataricumban használtuk fel (Konishi et al., 2006). Egy vadon élő hajdina fajból, a F. homotropicumból (Nagano et al., 2001) egy bakteriális mesterséges kromoszóma (BAC) könyvtárat hoztak létre. A közönséges hajdinából kifejlesztett 17 EST-primer alkalmazhatóságát más vadon élő és termesztett Fagopyrum fajokon is tesztelték (Joshi et al., 2006). Az amplifikációs termékek sávintenzitása eltérő volt. Az eredmények azt mutatták, hogy a közönséges hajdinára kifejlesztett EST markerek átvihetősége csökkent a fajok közötti genetikai távolság növekedésével.

Az SSR-eket a PGG Bioinformatics at (http://hornbill.cspp.latrobe.edu.au/cgi-binpub/autosnip/index_autosnip.pl) segítségével azonosították az EST-ekben, és primereket terveztek az amplifikációjukhoz. Az ismétlődési hossz alapján 141 SSR-hez terveztünk és szintetizáltunk primerpárokat, amelyek közül 13 SSR-t sikerült felerősíteni a F. tataricum genotípusokon, ami az SSR-ek gyenge átvihetőségére utal. Ötvennégy SSR-t, amelyeket Konishi és munkatársai (2006) azonosítottak F. esculentumban, szintén teszteltünk F. tataricum kiválasztott akcessziókon, de a kiválasztott akcessziókon nem találtunk polimorfizmust.

A rutin bioszintézisében részt vevő gének összehasonlító genomikai vizsgálatára is kísérletet tettünk. A rutin bioszintézis útvonalát különböző növényfajokban tisztázták. Kilenc génről ismert, hogy részt vesz a rutin bioszintézis útvonalában: A rutin génjei: fenilalanin-ammónia-liáz, cinnamat-4-hidroxiláz (C4H), 4-kumaril-CoA ligáz (4CL), kalcon-szintáz (CHS), kalcon-izomeráz, flavonol-szintáz, flavanon-3-hidroxiláz (F3H), flavanon-3′-hidroxiláz és glükozil/ramnozil-transzferáz. Ezek közül két gént, a CHS-t és a glükozil-transzferázt azonosították a F. esculentumban és a F. tataricumban (Hrazdina és mtsai., 1986; Suzuki és mtsai., 2005b). Összehasonlító genomikai módszerekkel azonosítottuk és klónoztuk a tatáriai hajdinában megmaradt rutin bioszintézis génjeit. Mivel a legtöbb gén többszörös kópiában van jelen a növények genomjában, az Arabidopsis genom információit használtuk az egyes gének legjelentősebb kópiájának azonosításához.

A rutin bioszintézisében részt vevő gének nukleotid- és fehérjeszekvenciáit különböző növényfajokból szereztük be, és a szekvencia hasonlóság mértékének megállapítása érdekében többszörös szekvenciaillesztéseket végeztünk. A dikotikus növényekből kinyert génszekvenciák konzervált régióiból primerpárokat terveztek, majd Fagopyrum fajokon (közönséges hajdina, tatár hajdina és rizs-tatár hajdina) tesztelték. A Fagopyrumban minden gén amplifikálódott. Egysávos amplifikációt értünk el a CHS, a 4CL és a glükozil/ramnozil transzferázok esetében, míg az F3H és a C4H esetében a gének több példányban amplifikálódtak. A rutintartalom tekintetében kontrasztos eltérést mutató F. tataricum genotípusokat a rutin bioszintézisében részt vevő gének DNS-szekvencia-változásainak azonosítására használjuk. A magas és az alacsony rutintartalmú genotípusok egynukleotid-polimorfizmusainak azonosítása nagy jelentőséggel bír majd a hajdina magas rutintartalomra való molekuláris nemesítésében. A magas rutintartalmú genotípusokat a rutin bioszintézisét szabályozó szabályozó gének azonosítására is felhasználják differenciális megjelenítési analízis segítségével. Egy magas rutintartalmú, könnyen hántolható genotípusból BAC-könyvtárat is készítünk, amelynek végső célja a hasznos gének klónozása. A BAC-könyvtár nagyon hasznos lenne a F. tataricum genomikájának folytatásában.

Gupta és munkatársai (2012) cDNS-AFLP segítségével vizsgálták a differenciális transzkript-profilozást a magérési szakaszokban (a virágzástól a magérésig) 32 primerkombinációval, amelyek összesen 509 transzkript-fragmentumot (TDF) generáltak. Ezután százhatvanhét TDF-et eluáltak, klónoztak és szekvenáltak F. tataricumból és F. esculentumból. A TDF-ek különböző biológiai folyamatokat irányító géneket reprezentáltak, mint például az alap- és másodlagos anyagcsere (33%), a szabályozás (18%), a jelátvitel (14%), a szállítás (13%), a sejtszervezés (10%), valamint a fotoszintézis és energia (4%), és a legtöbb TDF – a sejtanyagcseréhez tartozók kivételével – viszonylag nagyobb transzkriptbőséget mutatott F. tataricumban, mint F. esculentumban. Arra a következtetésre jutottak, hogy a strukturális gének mellett a gének más osztályai, például a szabályozók, módosítók és transzporterek is fontosak a flavonoidtartalom bioszintézisében és felhalmozódásában a növényekben. A cDNS-AFLP technológiát sikeresen használták a Fagopyrum fajok magérési stádiumaiban a rutintartalomban mutatkozó különbségekhez hozzájáruló gének rögzítésére. A TDF-ek megnövekedett transzkripciós gyakorisága a virágból a magérésbe való átmenet során arra utal, hogy nemcsak a F. tataricum F. esculentumhoz képest magasabb rutintartalmában játszanak szerepet, hanem az előbbi táplálkozási fölényében is.

A génspecifikus STS markereket 91 hajdina akcesszión is teszteltük, hogy felderítsük az allélikus diverzitást ezeken a lókuszokon. A 27 vizsgált STS-loci közül csak 18 mutatott ki vizsgálható amplifikációt. A fennmaradó kilenc primer vagy null allélt amplifikált (kevésbé valószínű), vagy a gén egy másik régióját kellett kiválasztani a kimutatható PCR-termékhez. A BW16 csak egy allélt amplifikált, míg a BW10 akár öt allélt is. A többi marker közül nyolc marker két allélt, hat marker három allélt, két marker pedig négy allélt amplifikált. Ezek az STS-primerek lókuszonként átlagosan 2,7 sávot amplifikáltak. Az STS markerek közül négy, a BW10 (Fe2SA1, 8 kD allergén fehérje), a BW12 (fő allergén tárolófehérje, FAGAG1), a BW22 (a magfejlődés során csökkenő fehérje) és a BW27 (proteináz inhibitor, BTIw1) jelentős polimorfizmust mutatott (PIC > 0,5) a 91 hajdina akcíó között. A markerek azonban összességében mérsékelt becsléseket mutattak a polimorf információtartalomra (0,268), a megfigyelt heterozigozitásra (0,259) és a várható heterozigozitásra (0,318). A polimorfizmus mérsékelt becslésének egyik lehetséges oka az lehet, hogy az STS-lókuszok a főbb funkciókért felelős génekben helyezkedtek el, és ezért a szekvenciák viszonylag konzerváltak lehetnek.

A markerek fenotípus-asszociációja azt mutatta, hogy a 24 morfológiai tulajdonságból 18 tulajdonság egyáltalán nem mutatott kapcsolatot a markerprofilokkal. A tesztsúly, az érésig eltelt napok, a levélhossz, az elsődleges ágak száma, a növény magassága és a mag alakja különböző mértékű marker-vonás összefüggést mutatott. Az STS markerrel asszociációt mutató gének a következők voltak: BW10 (8 kD allergén fehérje), BW18 (aszparagin-proteináz 9), BW13 (leguminszerű fehérje), BW17 (kalcon-szintáz), BW22 (magfejlődés során csökkenő fehérje), BW09 (13S globulin), BW25 (ciszperoxiredoxin) és BW24 (fagopiritol-szintáz 1). Az eredmények további csíraplazma vonalak szűrésére ösztönöznek, és az egyes tulajdonságokkal feltételezhetően összefüggésbe hozhatónak azonosított markereket szűrő-térképező populációkban alkalmazzák.

A hajdina felhasználása

A hajdina olyan növény, amely óriási agronómiai és táplálkozási előnyökkel bír. A hajdinalisztnek számos felhasználási módja van. Használják palacsintakeverékekben, valamint különböző kenyérfélékben. Gyakran keverik búzaliszttel, hogy kenyérben, tésztatermékekben és egyes reggeli gabonafélékben használják (Robinson, 1980). A hajdinalisztet, amelyet Indiában kuttu ka atta néven ismernek, a brata vagy böjti napokon fogyasztják, mivel az ilyen alkalmak egyik megengedett étele. Alkalmanként a lisztből zöldségek és só hozzáadásával tésztát készítenek, kis golyókat formáznak belőle, megsütik és forrón tálalják, amit helyenként pakorának neveznek; más hasonló sós készítményeket Indiában chillare és jalebi, Nepálban sil és fulaura, vagy ha cukorral készítik, a keleti Himalájában puwa, a nyugati Himalájában pedig halwa. A rizshez hasonlóan összetörik és megfőzik, és rizspótlóként fogyasztják. A hajdina jól kiegészíti a gabonaliszteket, és felhasználható azok tápértékének javítására, mivel magas az esszenciális aminosavtartalma. Vizsgálatok kimutatták, hogy a búzaliszthez kevert hajdinalisztből akár 60%-os arányban is elfogadható kenyér készíthető (Pomeranz, 1983). Oroszországban a hajdinalisztet a katonák fejadagjának részeként szolgálják fel, vajjal, faggyúval vagy kendermagolajjal főzve.

A hajdinát újabban táplálkozástudományi élelmiszerként is bevezetik. A nutraceutikum definíció szerint minden olyan anyag, amely élelmiszer vagy élelmiszer része, és orvosi vagy egészségügyi előnyöket biztosít, beleértve a betegségek megelőzését és kezelését (DeFelice, 1994). A hajdina P-vitamint tartalmaz, amely a rutin nevű flavonoidot tartalmazza. A rutin ismert arról, hogy hatékonyan csökkenti a vér koleszterinszintjét. Ezenkívül a hajdina hatékony megelőzés a magas vérnyomás ellen. A rutinról ismert, hogy erősen és rugalmasan tartja a hajszálereket és az artériákat. A hajdinban lévő rutin hatékonyságát erősíti a C-vitamin hozzáadása. 30 g hajdina rendszeres fogyasztása bizonyítottan csökkenti a vérnyomást, függetlenül más tényezőktől, például az életkortól és a testsúlytól. A Johns Hopkins Orvosi Intézettel együttműködésben végzett vizsgálatban Jiang és munkatársai (1995) arról számoltak be, hogy a legnagyobb mennyiségű hajdinát fogyasztó alanyok vérnyomása volt a legalacsonyabb. A virágzó hajdinaföldek értékes nektárforrásként szolgálhatnak a méhek számára. A hajdinából készült méz jellemzően sötét színű és erősebb ízű, mint a lóheréből készült méz, ezért egyes fogyasztók jobban kedvelik.