Cientistas descobrem genes para arroz com baixo índice glicêmico e alto teor de proteínas

Pesquisadores do Instituto Internacional de Pesquisa do Arroz (IRRI) identificaram genes e marcadores responsáveis por um arroz com baixo índice glicêmico (IG) e alto teor de proteínas. Seu estudo apresentou uma linha de arroz que combina um IG ultrabaixo (inferior a 45%) com um teor de proteína sem precedentes (15,99%). Esse valor é o dobro do encontrado em variedades comuns. A combinação pode contribuir para a digestão mais lenta e uma absorção reduzida, auxiliando no controle dos níveis de glicose no sangue.

O arroz de alto teor proteico desenvolvido pelo IRRI pode ajudar a combater o crescente número de casos de diabetes. Atualmente, cerca de 537 milhões de adultos vivem com diabetes, e esse número pode chegar a 783 milhões até 2045. Países de baixa e média renda representam mais de três quartos dos casos de diabetes, com a Ásia concentrando 60% da população diabética global. Além disso, o arroz proteico pode melhorar a dieta de cerca de meio bilhão de pessoas com deficiência de proteína, especialmente na Ásia do Sul e na África Central.

O estudo, liderado por Nese Sreenivasulu, do Centro de Qualidade e Nutrição de Grãos do IRRI, utilizou métodos genéticos e inteligência artificial para classificar as amostras. Os resultados indicam que essas novas variedades de arroz podem oferecer uma fonte substancial de proteínas e aminoácidos essenciais, como a lisina, especialmente em regiões onde o arroz é um alimento básico.

“Essas descobertas destacam o potencial combinado de arroz com baixo IG e alto teor de proteínas como uma solução significativa para os desafios nutricionais entre as comunidades de baixa e média renda”, explicou Sreenivasulu.

A nova linha de arroz foi desenvolvida através do cruzamento entre uma variedade endogâmica de Samba Mahsuri e o extensor de amilose do IR36. As novas variedades não apenas mantiveram o alto rendimento comparável às variedades tradicionais, mas também adicionaram benefícios nutricionais importantes. A equipe do IRRI, em colaboração com outras instituições como a Universidade da Califórnia, Davis, e o Instituto Max Planck de Fisiologia Molecular de Plantas, agora planeja incorporar esses genes em programas de melhoramento futuros para variedades cultivadas em toda a Ásia e África.

Artigo escrito pelos cientistas a partir da pesquisa recebeu o seguinte resumo:

Para combater a crescente incidência de diabetes e atender às necessidades diárias de proteína, criamos variedades de arroz de baixo índice glicêmico (IG) com teor de proteína (PC) superior a 14%. No desenvolvimento de linhagens consanguíneas recombinantes usando Samba Mahsuri e extensor de amilose IR36 (IR36ae) como linhagens parentais, identificamos loci de características quantitativas e genes associados a baixo IG, alto teor de amilose (AC) e alto PC. Ao integrar técnicas genéticas com modelos de classificação, essa abordagem abrangente identificou genes candidatos no cromossomo 2 (qGI2.1/qAC2.1 abrangendo a região de 18,62 Mb a 19,95 Mb), exercendo influência no baixo IG e alto teor de amilose. Notavelmente, a variante fenotípica com alto valor foi associada ao alelo recessivo da enzima de ramificação do amido 2b (sbeIIb). A linha sbeIIb editada pelo genoma confirmou o fenótipo de baixo IG em grãos de arroz moídos. Além disso, combinações de alelos criadas pelos SNPs altamente significativos das associações alvo e genes interagindo epistaticamente mostraram fenótipos de IG ultrabaixo com alta amilose e alta proteína. A análise metabolômica do arroz com AC, PC e IG variados revelou que as linhagens superiores de alta AC e PC e baixa IG foram preferencialmente enriquecidas em metabolismos glicolíticos e de aminoácidos, enquanto as linhagens inferiores de baixa AC e PC e alta IG foram enriquecidas com metabolismo de ácidos graxos. A linhagem consanguínea recombinante de alta amilose e alta proteína (HAHP_101) foi enriquecida em aminoácidos essenciais como lisina. Essas linhagens podem ser altamente relevantes para o desenvolvimento de produtos alimentícios para tratar diabetes e desnutrição.

Mais informações podem ser obtidas em doi.org/10.1073/pnas.2410598121