Buckwheat Flour

Genome Resources

Foi realizada uma quantidade significativa de pesquisas sobre as funcionalidades e propriedades das proteínas do trigo mourisco, flavonóides, flavonas, fitoesteróis, proteínas de ligação à tiamina e outros compostos raros (Li e Zhang, 2001; Tomotake et al., 2002; Kreft et al., 2006; Zielinski et al., 2009). Contudo, a disponibilidade de recursos genómicos, tais como um bom mapa de ligação, diferentes classes de marcadores moleculares, bibliotecas de EST, bibliotecas de ADN de grandes inertes, etc., é limitada. Existem relatórios fragmentados sobre a compreensão da relação das espécies através do uso de marcadores moleculares, tais como a impressão digital de DNA baseado na reação em cadeia de polímeros (PCR), que tem sido usada para demonstrar a relação das espécies no Fagopyrum indiano. Dos 75 primers aleatórios de 10 mers testados em 14 adesões e duas subespécies de Fagopyrum, apenas 19 geraram bandas reprodutíveis (Sharma e Jana, 2002a). Um total de 364 bandas foi observado com uma média de 19,15 bandas por primer, das quais 99,45% eram polimórficas, o que ajudou a elucidar a relação interespécies em Fagopyrum (Sharma e Jana, 2002b). Também caracterizamos 51 acessos de F. esculentum (29), F. tataricum (20) e F. cymosum (2) usando DNA polimórfico amplificado aleatoriamente (RAPD) (Sethilkumarn et al., 2007). Os dados populacionais de espécies indicaram que F. tataricum era relativamente mais polimórfico do que F. esculentum. A heterozigosidade esperada era mais para F. esculentum devido à sua natureza transversal. O valor estimado do índice de fixação (FST) indicava uma baixa diferenciação entre as populações de uma espécie zona-a-zona. A estrutura da população por espécie indicou mais diversidade entre as espécies do que entre as zonas. A diferenciação entre espécies é forte como indicado pelo valor calculado do FST que cai acima do limite superior de 95%. A análise RAPD também revelou que F. cymosum era relativamente mais próximo de F. esculentum do que F. tataricum. Um mapa genético para F. esculentum e F. homotropicum com base em 223 e 211 marcadores AFLP, respectivamente, foi desenvolvido (Yasui et al., 2004). O mapa de F. homotropicum tem oito grupos de ligação com 211 marcadores AFLP cobrindo 548,9 cM. Marcadores de microssatélites foram desenvolvidos em trigo sarraceno comum através do sequenciamento de 2785 clones das bibliotecas e foi mostrado que 1483 clones continham microssatélites que foram enriquecidos para repetições (CT)n e (GT)n. Os pares de primers foram projetados para 237 dos micros satélites loci, dos quais 180 pares de primers foram amplificados. Destes, 44 pares de primers foram avaliados pela sua capacidade de detectar variações nas populações de trigo sarraceno comum e utilizados em sete espécies relacionadas de Fagopyrum, incluindo F. tataricum (Konishi et al., 2006). Uma biblioteca de cromossomas artificiais bacterianos (BAC) foi construída a partir de uma espécie de trigo sarraceno selvagem, F. homotropicum (Nagano et al., 2001). A aplicabilidade de 17 primers EST desenvolvidos a partir de trigo sarraceno comum foi testada em outras espécies selvagens e cultivadas de Fagopyrum (Joshi et al., 2006). Os produtos de amplificação foram diferentes na intensidade da banda. Os resultados indicaram que a transferabilidade dos marcadores EST desenvolvidos para o trigo mourisco comum diminuiu com o aumento da distância genética entre espécies.

Os SSRs foram identificados nos ESTs usando PGG Bioinformática em (http://hornbill.cspp.latrobe.edu.au/cgi-binpub/autosnip/index_autosnip.pl) e os primers foram desenhados para sua amplificação. Os pares de primers foram projetados e sintetizados para 141 SSRs com base no comprimento de repetição, dos quais 13 SSRs foram amplificados com sucesso nos genótipos de F. tataricum, indicando má transferibilidade dos SSRs. Cinquenta e quatro SSRs, que foram identificadas por Konishi et al. (2006) em F. esculentum, também foram testadas em acessos seleccionados de F. tataricum, mas nenhum polimorfismo foi encontrado nos acessos seleccionados.

Tentamos também estudar a genómica comparativa dos genes envolvidos na biossíntese da rutina. A via biossintética da rutina tem sido elucidada em várias espécies de plantas. Nove genes envolvidos na via da biossíntese da rutina são conhecidos: fenilalanina amonia-lisase, cinamato-4-hidroxilase (C4H), 4-coumaril CoA ligase (4CL), calcona sintase (CHS), calcona isomerase, flavonol sintase, flavanona-3-hidroxilase (F3H), flavanona-3′-hidroxilase, e glucosil/rhamnosyl transferase. Destes, dois genes, CHS e glucosyl transferase, foram identificados em F. esculentum e F. tataricum, respectivamente (Hrazdina et al., 1986; Suzuki et al., 2005b). Utilizamos a genômica comparativa para identificar e clonar os genes remanescentes da biossíntese de rutina no trigo sarraceno tártaro. Como a maioria dos genes estão presentes em múltiplas cópias nos genomas das plantas, usamos a informação do genoma Arabidopsis para identificar a cópia mais significativa de cada gene.

As sequências de nucleotídeos e proteínas dos genes envolvidos na biossíntese de rutina foram recuperadas de diferentes espécies de plantas e os alinhamentos de sequências múltiplas foram feitos para descobrir a extensão da similaridade de sequências. Os pares de primers foram desenhados a partir de regiões conservadas de sequências de genes recuperados de plantas de dicotideia e depois testados em espécies de Fagopyrum (trigo mourisco comum, trigo mourisco tártaro, e trigo mourisco tártaro de arroz). Todos os genes foram amplificados em Fagopyrum. Alcançamos amplificação de banda única em CHS, 4CL e transferências glicosil/rhamnosyl, enquanto no caso de F3H e C4H, múltiplas cópias de genes foram amplificadas. Os genótipos F. tataricum mostrando variação contrastante para o conteúdo de rutina estão sendo usados na identificação de variações da seqüência de DNA em genes envolvidos na biossíntese de rutina. A identificação de polimorfismos de nucleotídeos únicos em genótipos com alto ou baixo conteúdo de rutina será de grande significância no cruzamento molecular de trigo mourisco para alto conteúdo de rutina. Os genótipos com alto teor de rutina também estão sendo utilizados na identificação de genes reguladores que controlam a biossíntese de rutina através da análise de exibição diferencial. Também estamos construindo uma biblioteca de BAC a partir de um alto conteúdo de rutina, genótipo fácil de descorar com o objetivo final de clonar genes úteis. A biblioteca de BAC seria muito útil na busca da genômica de F. tataricum.

Gupta et al. (2012) estudaram o perfil de transcrição diferencial através do cDNA-AFLP em estágios de maturação da semente (inflorescência à maturação da semente) com 32 combinações de primer gerando um total de 509 fragmentos de transcrição (TDFs). Cento e sessenta e sete TDFs foram então eluídos, clonados e sequenciados a partir de F. tataricum e F. esculentum. As TDFs representaram genes controlando diferentes processos biológicos como metabolismo básico e secundário (33%), regulação (18%), transdução de sinal (14%), transporte (13%), organização celular (10%), fotossíntese e energia (4%) e a maioria das TDFs, exceto aquelas pertencentes ao metabolismo celular, mostraram uma abundância relativamente maior de transcrição em F. tataricum sobre F. esculentum. Eles concluíram que, além dos genes estruturais, outras classes de genes como reguladores, modificadores e transportadores também são importantes na biossíntese e no acúmulo de conteúdo flavonóide nas plantas. A tecnologia cDNA-AFLP foi utilizada com sucesso para capturar genes que estão contribuindo para as diferenças no conteúdo de rutina nos estágios de maturação das sementes das espécies de Fagopyrum. A maior abundância de TDFs durante a transição das flores para a maturação das sementes sugere seu envolvimento não apenas no maior conteúdo de rutina de F. tataricum sobre F. esculentum, mas também na superioridade nutricional dos primeiros.

Testamos também marcadores STS específicos do gênero contra 91 acessos de trigo sarraceno para elucidar a diversidade alélica nesses loci. Dos 27 loci STS triados, apenas 18 retornaram amplificações de ensaio. Os restantes nove iniciadores ou amplificaram o alelo nulo (menos provável) ou necessitaram de selecção de uma região diferente dentro do gene para um produto PCR detectável. O BW16 amplificou apenas um alelo enquanto o BW10 amplificou até cinco alelos. Entre os restantes, oito marcadores amplificaram dois alelos; seis marcadores amplificaram três; e dois marcadores amplificaram quatro alelos. Em média, esses marcadores STS amplificaram 2,7 bandas por locus. Quatro dos marcadores STS, BW10 (Fe2SA1, proteína alergênica 8 kD), BW12 (principal proteína de armazenamento alergênica, FAGAG1), BW22 (proteína declinada durante o desenvolvimento da semente), e BW27 (inibidor da proteinase, BTIw1), mostraram polimorfismo substancial (PIC > 0,5) entre os 91 acessos de trigo sarraceno. Entretanto, em geral os marcadores mostraram estimativas moderadas do conteúdo de informação polimórfica (0,268), heterozigosidade observada (0,259) e heterozigosidade esperada (0,318). Uma possível razão para estimativas moderadas de polimorfismo poderia ser que os loci STS estavam localizados em genes responsáveis pelas principais funções e, portanto, as sequências poderiam ser relativamente conservadas.

Associação fenotípica do marcador mostrou que de 24 traços morfológicos, 18 traços não apresentavam absolutamente nenhuma ligação com o perfil do marcador. O peso do teste, dias até a maturidade, comprimento da folha, número de ramos primários, altura da planta e forma da semente mostraram graus variados de associação de traços marcadores. Os genes que exibiram associação com marcadores STS foram BW10 (8 kD proteína alergênica), BW18 (aspartic proteinase 9), BW13 (proteína semelhante a leguminosas), BW17 (calcone synthase), BW22 (proteína declinada durante o desenvolvimento da semente), BW09 (13S globulina), BW25 (ci-speroxiredoxina), e BW24 (fagopiritol synthase 1). Os resultados encorajam a triagem de mais linhas de germoplasma e a implantação dos marcadores identificados para serem putativamente associados com traços específicos para a triagem de populações.

Usos de trigo mourisco

Trigo mourisco é uma cultura que detém tremendos benefícios agronômicos e nutricionais. A farinha de trigo mourisco tem inúmeros usos. É usada em misturas para panquecas, bem como em vários pães. É frequentemente misturada com farinha de trigo para uso em pão, massas e alguns cereais de pequeno-almoço (Robinson, 1980). A farinha de trigo mourisco, popularmente conhecida como kuttu ka atta, na Índia, é consumida em dias de brata ou jejum, sendo um dos alimentos legais para tais ocasiões. Ocasionalmente, a farinha é feita em pasta, com adição de vegetais e sal, e feita em pequenas bolas, frita e servida quente, localmente chamada pakoras; outras preparações salgadas similares são chamadas chillare e jalebi na Índia ou sil e fulaura no Nepal, ou, quando preparada com açúcar, puwa no Leste e halwa no Oeste dos Himalaias. Também é cozido e cozido como arroz e consumido como um substituto para o arroz. O trigo sarraceno é bastante complementar às farinhas de cereais e pode ser utilizado para melhorar a sua qualidade nutricional, uma vez que é rico em aminoácidos essenciais. Estudos demonstraram que até 60% da farinha de trigo mourisco misturada com farinha de trigo pode produzir um pão aceitável (Pomeranz, 1983). O trigo mourisco é servido como parte da ração dos soldados e cozido com manteiga, sebo, ou óleo de semente de cânhamo na Rússia.

Recentemente, o trigo mourisco também foi introduzido como alimento nutracêutico. Um nutracêutico é definido como qualquer substância que é um alimento ou parte de um alimento e fornece benefícios médicos ou de saúde, incluindo a prevenção e tratamento de doenças (DeFelice, 1994). O trigo sarraceno contém vitamina P, que contém o flavonóide rutina. A rutina é conhecida pela sua eficácia em reduzir a contagem de colesterol no sangue. Além disso, o trigo mourisco é uma medida preventiva eficaz contra a hipertensão arterial. A rutina é conhecida por manter os capilares e artérias fortes e flexíveis. A eficácia da rutina no trigo mourisco é reforçada com a adição de vitamina C. O consumo regular de 30 g de trigo mourisco tem demonstrado baixar a pressão arterial independentemente de outros factores como a idade e o peso. Em um estudo realizado em cooperação com o Johns Hopkins Medical Institute, Jiang et al. (1995) relataram que os sujeitos que consumiam a maior quantidade de trigo mourisco tinham a pressão sanguínea mais baixa. Os campos de trigo sarraceno em flor podem servir como uma valiosa fonte de néctar para as abelhas. O mel produzido a partir do trigo sarraceno é tipicamente escuro e tem um sabor mais forte do que o mel produzido a partir do trevo, sendo preferido por alguns consumidores.