Генетики нашли дешевый способ обогатить кукурузу каротином

Группа ученых, изучающих генетику кукурузы, разработала новый способ анализа и отбора растений для скрещивания, который позволит быстро вывести линию кукурузы, обогащенную провитамином А. Работа ученых опубликована в последнем номере журнала Science.

Новый подход позволяет существенно удешевить поиск генетических особенностей, которые отвечают за повышенное содержание предшественника витамина А в початках, а также повысить его эффективность. В организме человека провитамин А превращается в витамин А. Этот витамин необходим для зрения и костей, а также здоровья кожи, волос и работы иммунной системы.

Кукуруза - растение с чрезвычайно высоким уровнем генетического разнообразия. Эта особенность позволяет получать растения с широким спектром желаемых признаков. Однако до сих пор известны не все генетические механизмы, лежащие в основе такого разнообразия, что затрудняет направленное изменение растения для получения необходимого фенотипа.

Для того, чтобы получить растение с высоким содержанием провитамина А, необходимо проводить анализ его содержания в родительских особях и потомках скрещивания.

Наиболее распространенной на сегодняшний день методикой анализа является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Это достаточно эффективный метод, однако стоимость анализа одного растения составляет от 50 до 75 долларов США. Это очень высокая цена, так как для получения линии, стабильно производящей большое количество каротина, необходимо проанализировать сотни растений.

Применение новой методики существенно дешевле ВЭЖХ, кроме того, она позволяет получать более детализированную картину генетического вклада каждой линии. Ученые использовали набор методов молекулярной биологии, который позволил им определить участок хромосомы с генами, отвечающими за повышенную продукцию каротина, проследить, какой из вариантов гена соответствует самому высокому содержанию провитамина А в початках, и установить последовательность ДНК интересующих генов.

Используя такой подход, ученые нашли, что за повышенную продукцию каротина отвечает мутантный вариант одного из ферментов, который участвует в синтезе провитамина А в растении. Количество мутантного белка существенно ниже нормальной формы, однако в некоторых линиях баланс между нормальной и мутантной формами сдвинут в сторону мутанта. Соответственно, в початках таких растений содержится существенно больше каротина, чем обычно.

Ученые изучили около 300 генетических линий и обнаружили, что в некоторых из них содержание каротина в початке приближается к 15 микрограммам на грамм. Наиболее распространенные линии кукурузы содержат 0,1 микрограмма каротина на грамм.

Кукуруза - одна из основных кормовых культур в развивающихся странах. В то же время, в этих странах наблюдается серьезный дефицит витамина А у детей. Недостаток этого витамина приводит к аномалиям развития и болезням глаз. Более 40 миллионов детей в развивающихся странах страдают от заболеваний глаз и более чем у 250 миллионов наблюдаются другие расстройства, связанные с недостатком витамина А. Новый экономически эффективный подход к отбору растений позволит существенно улучшить качество жизни людей в этих странах, устранив недостаток витамина А.

Физики спроектировали звуковую "шапку-невидимку"

Сразу две группы исследователей независимо друг от друга теоретически обосновали возможность существования звуковой "шапки-невидимки", которая могла бы полностью изолировать накрытое ею пространство от звуковых волн, не искажая их. Третья группа начала работу по созданию шапки, сообщает PhysicsWorld.

За последние годы было показано, что возможно сделать объект "невидимым" в электромагнитных волнах (к которым относится, в частности, видимый свет). Для этого, упрощенно говоря, объект должен быть заключен в специальную оболочку, которую волны будут обтекать, не испытывая ни малейшего искажения. Тогда даже глядя прямо на объект, наблюдатель будет видеть как бы "сквозь него", совершенно не замечая его самого.

Звук тоже представляет собой волну, поэтому ученые заинтересовались возможностью создания "звуковых невидимок". Такая технология могла бы защищать, например, подводные лодки от звуковых радаров, а также использоваться для улучшения характеристик концертных залов.

Сравнительно легко показать, что можно создать цилиндрическую оболочку, которая будет изолировать объект от звуковых волн, распространяющихся в любой из плоскостей, перпендикулярной оси цилиндра. Однако для защиты от волн, свободно распространяющихся в трехмерном пространстве во всех направлениях, необходима сферическая оболочка. До сих пор не было известно, возможна ли она для звуковых волн хотя бы теоретически.

Сразу две группы - одна из университета Дьюка в США, вторая из Гонконгского научно-технологического университета - доказали, что создание сферической "шапки-неслышимки" возможно. Как и "шапка-невидимка", она должна состоять из материала с очень необычными физическими свойствами (в частности, нестандартными плотностью и сжимаемостью, которые к тому же должны быть разными на разных ее участках). В природе подобные материалы не встречаются, поэтому необходимо использовать так называемые метаматериалы.

Третья группа - из Политехнического института Валенсии - работает над практическим созданием "шапки-неслышимки", пока цилиндрической. Исследователи, однако, не исключают возможности перейти к работе над сферической оболочкой, воспользовавшись результатами американских и китайских коллег.