如果通过在玉米粒内添加几个细胞层，谷物可以显着富含铁、锌和蛋白质等必需营养素，会怎样?这种改进可能会使大部分饮食依赖玉米的人们受益，就像全球南方许多地区一样。

简单添加到玉米麸皮中可将谷物的营养价值提高15-35%

在一项新研究中，伊利诺伊大学的科学家表明，与亲本系相比，只需在麸皮中添加细胞层，即可将铁含量提高至 35%，将锌含量提高至 15%。

“多年来，人们一直在使用传统方法培育微量营养素和蛋白质含量更高的玉米。这需要很多努力和时间。对于我们来说，仅仅通过一个特征就可以显示出这样的增长，就像，为什么我们很久以前不这样做呢?它是如此简单，”研究合著者、伊利诺伊大学农业、消费者和环境科学学院( ACES)作物科学系教授Jack Juvik说。

Juvik 和合著者Michael Paulsmeyer(现在是农业部的博士后科学家)专注于糊粉层，通常是位于玉米粒外层内的单层细胞。虽然糊粉层仅占籽粒总体积的 2% 左右，但富含蛋白质和微量营养素。

一些稀有玉米品种自然产生多层糊粉层 (MAL)，但直到现在，还没有人研究过如何操纵这些额外的层来影响谷物的营养质量。Juvik 和 Paulsmeyer 采购了两个 MAL 品系——一个黄色品种，有五到六个糊粉层;和一个蓝色品种，有三个糊粉层——来自玉米遗传学合作库存中心。他们很快开始与普通玉米品种杂交，以了解 MAL 特性是如何遗传的以及它如何改变谷物的营养价值。

通过观察 MAL 在这些杂交后代中的表达方式，研究小组将 MAL 追踪到玉米 8 号染色体上的一小部分，但也发现了促成该性状的其他基因区域。然后，研究人员开发了分子标记来快速识别 MAL 基因，用于未来的育种计划。

“使用分子标记，我们可以取少量种子样本，进行 DNA 分析，并确定幼苗是否具有我们想要的特性，”Juvik 解释道。“与传统育种相比，它节省了大量时间和精力，在传统育种中，你必须播下所有的种子，然后等到它们成熟，看看是否有这种特性。”

研究人员还测试了 MAL 后代与单层糊粉层父母相比的营养质量。除了更高的铁和锌，蓝色 MAL 父母的后代产生的花青素多 20-30%，这是一种红色到紫色的色素，在食品制造业中被视为人工色素的天然替代品。

多年来，Juvik 一直致力于提高玉米中花青素的含量，但他主要关注的是果皮，即玉米粒的外层。当他意识到一些玉米品种的糊粉层中也含有花青素时，一个灯泡熄灭了。

“在某些情况下，糊粉层将具有可以产生花青素的基因。我们认为，如果我们可以增加糊粉层和果皮的层数，就可以增加从玉米粒中提取的颜色量。这实际上是我们这个项目的初衷，”Juvik 说。“但是，当我们将样本送去进行微量营养素分析时，你瞧，铁和锌含量显着增加。”

Juvik 说 MAL 是一种简单而有前途的特性，可以增加玉米中的营养和花青素含量，但指出它还没有完全成熟。在这项研究中，该团队将 MAL 玉米品系与铁和锌含量低的玉米杂交。如果他们将 MAL 特性引入具有更高水平微量营养素的杂交种中，这种增加会看起来不那么显着还是更多?Juvik 不确定，但他正在努力寻找答案。

他目前正在使用基因相同的玉米杂交种进一步分离 MAL 对营养品质和花青素含量的影响。在那之后，他计划将该特性引入杂交种中，这些杂交种在当地适应了全球南部地区的营养提升最有益的地区。

“我们希望我们能够将锌和铁的含量提高到这样的水平，即主食(玉米占 50-70% 以上)可以提供足够的微量营养素来克服营养问题，尤其是孕妇和幼儿。这就是目标。这是一个很大的假设，但它看起来很有希望继续这项工作，”Juvik 说。