キヌアの形態的特徴と種子の代謝組成の多様性

May 10, 2024

Scientific Data volume 9、記事番号: 323 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

キノア (Chenopodium quinoa Willd.) は、アマランサス科 (ヒユ科) の草本一年生作物です。 タンパク質、必須アミノ酸、脂質、ミネラルが豊富な栄養価の高い穀物を目的として栽培が増えています。 キヌアは、干ばつや塩分などのさまざまな非生物的ストレスに対して高い耐性を示し、それが気候変動条件下での農業栽培をサポートします。 キヌア粒の使用は、種皮に沈着する二次代謝産物のテルペノイドの一種である抗栄養性サポニンによって損なわれます。 消費前にそれらを除去するには大規模な洗浄が必要であり、経済的にも環境的にも好ましくないプロセスである。 または、繁殖によって蓄積を減らすことができます。 この研究では、液体クロマトグラフィー - 質量分析法を使用して、2 つの近縁種を含む 471 種類のキヌア品種のアミノ酸、脂肪酸、サポニンを含む種子メタボロームを分析しました。 さらに、バイオマス、開花時期、種子収量などの多数の農業形質も決定しました。 その結果、遺伝子型間のかなりの多様性が明らかになり、将来のキヌアの育種やゲノム編集のための知識ベースが提供されました。

測定

代謝物

テクノロジーの種類

LC-MS質量分析法

キヌア (Chenopodium quinoa Willd.) は、高タンパク質含有量、脂質の組成と量、バランスの取れた必須アミノ酸、イソフラボン、興味深い抗酸化機能特性など、その異常に高い穀物の栄養価により、ますます世界的な注目を集めています1。 2、3。 キヌアは約 7,000 年前にチチカカ湖流域で初めて栽培され、そこから南アメリカの他の地域や世界に広がりました4。

キヌアの農業的に重要な資産は、多様な農業生態学的ゾーンに適応する驚くべき能力であり、これにより、高温で乾燥した砂漠や、最大 88% の相対湿度、-8 °C ～ 40 °C5、海面からの熱帯地域での生育が可能になります。標高4,000メートルの山岳地帯まで。 ナトリウム土壌およびアルカリ土壌への適応性も優れており、pH 4.5 から 9.06 まで栽培が可能です。 キヌアは非常に干ば​​つに強い作物で、年間降水量が 200 mm 未満の地域でもよく育ちます (7 およびその参考文献)。 高塩分に対して耐性があり、通性塩生植物と考えられています8,9,10。 2013年、食糧農業機関（FAO）は、食糧不安国の飢餓と栄養失調を緩和するキヌアの能力と、アンデスの人々の先祖代々の努力を称えて、「国際キヌア年」を宣言した。キヌアを作物として保存する (http://www.fao.org/quinoa-2013/en/)。

キヌア粒には並外れた栄養価がありますが、種皮には通常、苦味があり、栄養を阻害する可能性のあるサポニンが含まれています11。 したがって、キノア種子は、摂取前にサポニンを除去するためにかなりの処理（多量の水洗浄）を必要とする。 サポニンの減少は育種の目標となっており、将来的にはゲノム編集などのバイオテクノロジー手法によっても達成される可能性がある。 キノアサポニンは、主にトリテルペノイド配糖体の形で存在します12、13、14。 それらの大きな構造的多様性により、分析は簡単ではなくなります15。

キヌア中のサポニンの生物学的機能はまだ研究されていません。 サポニンは種子の発芽や、鳥や真菌の感染を阻止する役割を果たしている可能性があります (16 で概説)。 証拠は、サポニンの総量が(例えば、bHLH転写因子CqTSARL1によって)調節されるだけでなく17、サポニンプロファイルも調節されることを示している。 しかし、現在までに、種子サポニンプロファイルが決定されているキヌア遺伝子型はほんのわずかです17。 一部のサポニンは人間の健康に有益である可能性さえあるため18、サポニン組成の多様性は、新しくより健康的なキヌア品種を育種するための優れた資源となります。