Făina de hrișcă

Resurse genomice

S-a efectuat o cantitate semnificativă de cercetări privind funcționalitățile și proprietățile proteinelor de hrișcă, flavonoidele, flavonele, fitosterolii, proteinele care leagă tiamina și alți compuși rari (Li și Zhang, 2001; Tomotake et al., 2002; Kreft et al., 2006; Zielinski et al., 2009). Cu toate acestea, disponibilitatea resurselor genomice, cum ar fi o hartă de legătură bună, diferite clase de markeri moleculari, biblioteci EST, biblioteci de ADN cu inserție mare etc., este limitată. Există rapoarte fragmentare privind înțelegerea relațiilor dintre specii prin utilizarea markerilor moleculari, cum ar fi amprentarea ADN bazată pe reacția în lanț a polimerilor (PCR), care a fost utilizată pentru a demonstra relațiile dintre specii la Fagopyrum indian. Dintre cei 75 de primeri aleatori de 10 polimeri testați pe 14 accesiuni și două subspecii de Fagopyrum, numai 19 au generat benzi reproductibile (Sharma și Jana, 2002a). A fost observat un total de 364 de benzi, cu o medie de 19,15 benzi per primer, din care 99,45% au fost polimorfe, ceea ce a ajutat la elucidarea relației interspecii la Fagopyrum (Sharma și Jana, 2002b). De asemenea, am caracterizat 51 de accesiuni de F. esculentum (29), F. tataricum (20) și F. cymosum (2) cu ajutorul ADN polimorfic amplificat aleatoriu (RAPD) (Sethilkumarn et al., 2007). Datele privind populația în funcție de specie au indicat că F. tataricum a fost relativ mai polimorfă decât accesoriile F. esculentum. Heterozigozitatea așteptată a fost mai mare pentru F. esculentum din cauza naturii sale de încrucișare. Valoarea estimată a indicelui de fixare (FST) a indicat o diferențiere scăzută între populațiile unei specii în funcție de zonă. Structura populației în funcție de specie a indicat o diversitate mai mare între specii decât între zone. Diferențierea între specii este puternică, după cum indică valoarea FST calculată, care se situează peste limita superioară de 95%. Analiza RAPD a arătat, de asemenea, că F. cymosum era relativ mai apropiat de F. esculentum decât F. tataricum. A fost elaborată o hartă genetică pentru F. esculentum și F. homotropicum pe baza a 223 și, respectiv, 211 markeri AFLP (Yasui et al., 2004). Harta pentru F. homotropicum are opt grupuri de legătură cu 211 markeri AFLP care acoperă 548,9 cM. Markerii microsateliți au fost dezvoltați la hrișca comună prin secvențierea a 2785 de clone din biblioteci și s-a demonstrat că 1483 de clone conțineau microsateliți care erau îmbogățiți pentru repetițiile (CT)n și (GT)n. Au fost proiectate perechi de amorsă pentru 237 de loci microsateliți, dintre care 180 de perechi de amorsă au fost amplificate. Dintre acestea, 44 de perechi de amorse au fost evaluate pentru capacitatea lor de a detecta variații în populațiile comune de hrișcă și au fost utilizate în șapte specii înrudite de Fagopyrum, inclusiv F. tataricum (Konishi et al., 2006). O bibliotecă de cromozomi artificiali bacterieni (BAC) a fost construită de la o specie de hrișcă sălbatică, F. homotropicum (Nagano et al., 2001). Aplicabilitatea a 17 primeri EST dezvoltați din hrișcă comună a fost testată la alte specii de Fagopyrum sălbatice și cultivate (Joshi et al., 2006). Produsele de amplificare au fost diferite în ceea ce privește intensitatea benzilor. Rezultatele au indicat că transferabilitatea markerilor EST dezvoltați pentru hrișcă comună a scăzut odată cu creșterea distanței genetice între specii.

SSSR-urile au fost identificate în EST-uri cu ajutorul PGG Bioinformatics la (http://hornbill.cspp.latrobe.edu.au/cgi-binpub/autosnip/index_autosnip.pl) și au fost concepuți amorsori pentru amplificarea acestora. Au fost proiectate și sintetizate perechi de primeri pentru 141 SSR pe baza lungimii de repetare, dintre care 13 SSR au fost amplificate cu succes pe genotipurile F. tataricum, ceea ce indică o transferabilitate slabă a SSR. Cincizeci și patru SSR, care au fost identificate de Konishi et al. (2006) la F. esculentum, au fost, de asemenea, testate pe accesiuni selectate de F. tataricum, dar nu s-a constatat niciun polimorfism pe accesiunile selectate.

Am încercat, de asemenea, să studiem genomica comparativă a genelor implicate în biosinteza rutinei. Calea de biosinteză a rutinei a fost elucidată la diferite specii de plante. Nouă gene cunoscute ca fiind implicate în calea de biosinteză a rutinei sunt: fenilalanină amoniac-liază, cinamat-4-hidroxilază (C4H), 4-coumaryl CoA ligază (4CL), chalcone-sintetază (CHS), chalcone-izomerază, flavonol-sintetază, flavanonă-3-hidroxilază (F3H), flavanonă-3′-hidroxilază și glucozil/rhamnosil-transferază. Dintre acestea, două gene, CHS și glucosil transferaza, au fost identificate la F. esculentum și, respectiv, F. tataricum (Hrazdina et al., 1986; Suzuki et al., 2005b). Am folosit genomica comparativă pentru a identifica și a clona genele rămase de biosinteză a rutinei în hrișca tătărească. Deoarece majoritatea genelor sunt prezente în mai multe copii în genomurile plantelor, am folosit informații despre genomul Arabidopsis pentru a identifica cea mai semnificativă copie a fiecărei gene.

Secvențele nucleotidice și proteice ale genelor implicate în biosinteza rutinei au fost recuperate de la diferite specii de plante și s-au realizat alinieri de secvențe multiple pentru a afla gradul de similaritate a secvențelor. Perechile de amorsă au fost concepute din regiunile conservate ale secvențelor de gene recuperate de la plante dicotiledonate și apoi testate pe specii de Fagopyrum (hrișcă comună, hrișcă de Tartaria și hrișcă de orez-Tartaria). Toate genele au fost amplificate la Fagopyrum. Am obținut o amplificare cu o singură bandă în cazul CHS, 4CL și al glucosil/rhamnosil transferazelor, în timp ce în cazul F3H și C4H, au fost amplificate mai multe copii ale genelor. Genotipurile F. tataricum care prezintă variații contrastante în ceea ce privește conținutul de rutină sunt utilizate pentru identificarea variațiilor de secvență ADN în genele implicate în biosinteza rutinei. Identificarea polimorfismelor de un singur nucleotid în genotipurile cu conținut ridicat de rutină față de cele cu conținut scăzut de rutină va fi de mare importanță în ameliorarea moleculară a hrișcăi pentru un conținut ridicat de rutină. Genotipurile cu conținut ridicat de rutină sunt, de asemenea, utilizate pentru a identifica genele de reglare care controlează biosinteza rutinei prin analiza de afișare diferențială. De asemenea, construim o bibliotecă BAC de la un genotip cu conținut ridicat de rutină, ușor de decojit, cu scopul final de a clona gene utile. Biblioteca BAC ar fi foarte utilă în urmărirea genomicii F. tataricum.

Gupta et al. (2012) au studiat profilarea diferențială a transcrierilor prin ADNc-AFLP în stadiile de maturare a semințelor (de la inflorescență la maturarea semințelor) cu 32 de combinații de amorsă care au generat un total de 509 fragmente de transcripție (TDF). O sută șaizeci și șapte de TDF au fost apoi eluate, clonate și secvențiate de la F. tataricum și F. esculentum. TDF-urile au reprezentat gene care controlează diferite procese biologice, cum ar fi metabolismul de bază și secundar (33%), reglarea (18%), transducția semnalelor (14%), transportul (13%), organizarea celulară (10%) și fotosinteza și energia (4%), iar majoritatea TDF-urilor, cu excepția celor care aparțin metabolismului celular, au prezentat o abundență relativ mai mare de transcripție la F. tataricum decât la F. esculentum. Aceștia au concluzionat că, pe lângă genele structurale, alte clase de gene, cum ar fi regulatorii, modificatorii și transportatorii, sunt, de asemenea, importante în biosinteza și acumularea conținutului de flavonoide în plante. Tehnologia cDNA-AFLP a fost utilizată cu succes pentru a capta genele care contribuie la diferențele în conținutul de rutină în stadiile de maturare a semințelor la speciile Fagopyrum. Abundența crescută a transcripției TDF-urilor în timpul tranziției de la flori la maturarea semințelor sugerează implicarea lor nu numai în conținutul mai mare de rutină al F. tataricum față de F. esculentum, ci și în superioritatea nutrițională a primului.

Am testat, de asemenea, markerii STS specifici pentru gene față de 91 de accesiuni de hrișcă pentru a elucida diversitatea alelică la acești loci. Dintre cei 27 de loci STS analizați, doar 18 au dat amplificări testabile. Restul de nouă primeri fie au amplificat o alelă nulă (mai puțin probabil), fie au necesitat selectarea unei regiuni diferite din cadrul genei pentru un produs PCR detectabil. BW16 a amplificat doar o singură alelă, în timp ce BW10 a amplificat până la cinci alele. Dintre ceilalți, opt markeri au amplificat două alele; șase markeri au amplificat trei; iar doi markeri au amplificat patru alele. În medie, acești primeri STS au amplificat 2,7 benzi per locus. Patru dintre markerii STS, BW10 (Fe2SA1, proteină alergenică de 8 kD), BW12 (proteină de depozitare alergenică majoră, FAGAG1), BW22 (proteină declinată în timpul dezvoltării semințelor) și BW27 (inhibitor de proteinază, BTIw1), au prezentat un polimorfism substanțial (PIC > 0,5) între cele 91 de accesiuni de hrișcă. Cu toate acestea, în general, markerii au prezentat estimări moderate ale conținutului de informații polimorfice (0,268), ale heterozigozității observate (0,259) și ale heterozigozității așteptate (0,318). Un motiv posibil pentru estimările moderate ale polimorfismului ar putea fi faptul că loci STS au fost localizați în genele responsabile de funcții majore și, prin urmare, secvențele ar putea fi relativ conservate.

Asociația marker-fenotip a arătat că, din 24 de trăsături morfologice, 18 trăsături nu au prezentat absolut nicio legătură cu profilurile markerilor. Greutatea testului, zilele până la maturitate, lungimea frunzelor, numărul de ramuri primare, înălțimea plantelor și forma semințelor au prezentat grade variate de asociere marker-trăsătură. Genele gazdă ale markerului STS care au prezentat asociere au fost BW10 (proteină alergen de 8 kD), BW18 (proteinază aspartică 9), BW13 (proteină asemănătoare leguminei), BW17 (chalcone sintetază), BW22 (proteină declinată în timpul dezvoltării semințelor), BW09 (globulină 13S), BW25 (cysperoxiredoxină) și BW24 (fagopiritol sintetază 1). Rezultatele încurajează depistarea mai multor linii de germoplasmă și implementarea markerilor identificați ca fiind putativ asociați cu trăsături specifice la populațiile de screening-mapping.

Utilizări ale hrișcăi

Hrișca de hrișcă este o cultură care deține beneficii agronomice și nutriționale extraordinare. Făina de hrișcă are numeroase utilizări. Este utilizată în amestecuri pentru clătite, precum și în diverse pâini. Este adesea amestecată cu făină de grâu pentru a fi utilizată în pâine, paste făinoase și unele cereale pentru micul dejun (Robinson, 1980). Făina de hrișcă, cunoscută popular sub numele de kuttu ka atta, în India, este consumată în zilele de brata sau de post, fiind unul dintre alimentele legale pentru astfel de ocazii. Ocazional, făina se transformă într-o pastă, la care se adaugă legume și sare, și se face sub formă de bile mici, se prăjește și se servește fierbinte, numite local pakoras; alte preparate sărate similare se numesc chillare și jalebi în India sau sil și fulaura în Nepal, sau, atunci când sunt preparate cu zahăr, puwa în estul și halwa în vestul Himalayei. De asemenea, este pisat și fiert ca orezul și consumat ca înlocuitor al orezului. Hrișca este destul de complementară făinurilor de cereale și poate fi folosită pentru a îmbunătăți calitatea nutrițională a acestora, deoarece este bogată în aminoacizi esențiali. Studiile au arătat că până la 60% din făina de hrișcă amestecată cu făină de grâu poate produce o pâine acceptabilă (Pomeranz, 1983). Grânele de hrișcă sunt servite ca parte a rațiilor soldaților și gătite cu unt, seu sau ulei din semințe de cânepă în Rusia.

Recent, hrișca a fost introdusă, de asemenea, ca aliment nutraceutic. Un nutraceutic este definit ca fiind orice substanță care este un aliment sau o parte a unui aliment și care oferă beneficii medicale sau de sănătate, inclusiv prevenirea și tratamentul bolilor (DeFelice, 1994). Hrișca conține vitamina P, care conține flavonoidul rutin. Rutina este cunoscută pentru eficacitatea sa în reducerea numărului de colesterol din sânge. În plus, hrișca este o măsură preventivă eficientă împotriva hipertensiunii arteriale. Rutina este cunoscută pentru faptul că menține capilarele și arterele puternice și flexibile. Eficacitatea rutinei din hrișcă este întărită prin adăugarea de vitamina C. S-a demonstrat că un consum regulat de 30 g de hrișcă reduce tensiunea arterială, indiferent de alți factori, cum ar fi vârsta și greutatea. Într-un studiu realizat în colaborare cu Institutul Medical Johns Hopkins, Jiang et al. (1995) au raportat că subiecții care au consumat cea mai mare cantitate de hrișcă au avut cea mai scăzută tensiune arterială. Câmpurile de hrișcă în floare pot servi ca o sursă valoroasă de nectar pentru albine. Mierea produsă din hrișcă este de obicei închisă la culoare și are o aromă mai puternică decât cea produsă din trifoi, fiind preferată de unii consumatori.

.