Hợp chất thứ cấp, hàm lượng anthocyanin và nhận diện kiểu gen  quy định sắc tố hạt gạo trên các giống lúa nếp màu

Phạm Thị Bé Tư; Nguyễn Lê Đức Huy; Huỳnh Kỳ; Huỳnh Như Điền; Chung Trương Quốc Khang; Tống Thị Thùy Trang; Phạm Ý Vy; Châu Thanh Nhã; Nguyễn Lộc Hiền

doi:10.55250/Jo.vnuf.13.4.2024.059-068

Từ khóa:

Anthocyanin, CAPS-Ra, Indel, lúa nếp màu, polyphenol

Tóm tắt

Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm khảo sát hàm lượng polyphenol tổng số (bằng phương pháp Folin-Ciocalteu), hàm lượng flavonoid (bằng phương pháp so màu AlCl₃) và hàm lượng anthocyanin bằng sử dụng Cyanidin 3-glucosidase của 12 mẫu gạo nếp lứt màu. Bên cạnh đó, nhận diện gen quy định màu sắc hạt gạo bằng chỉ thị phân tử CAPS-Ra và Indel cũng được thực hiện. Kết quả cho thấy giống có vỏ lụa màu tím có hàm lượng anthocyanin, polyphenol và flavonoid tổng số cao hơn ở các giống có vỏ lụa có màu đỏ và trắng. Đặc biệt giống nếp cẩm có hàm lượng cao nhất ở tất cả 3 hợp chất với anthocyanin là 384,9 ± 3,73 mg-Cy 3-glc/g, polyphenol tổng số 260,6 ± 3,57 mg GAE/100 g và flavonoid tổng số 998,6 ± 5,9 mg GAE/100 g. Kết quả ứng dụng chỉ thị CAPS-Ra có thể phân biệt được giống có vỏ lụa màu tím/đen với màu đỏ. Thêm vào đó chỉ thị Indel cho phép nhận diện và phân biệt nhóm vỏ lụa đỏ (142 bp) và đen/trắng (156 bp). Kết quả nghiên cứu này sẽ tiền đề cho công tác chọn tạo giống nếp màu có chứa các hợp chất tự nhiên tốt cho sức khoẻ bằng cách tích hợp các chỉ thị phân tử và các phương pháp sinh lý-hoá với chọn giống truyền thống.

Tài liệu tham khảo

. A. Francavilla & I.J. Joye (2020). Anthocyanins in whole grain cereals and their potential effect on health. Nutrients. 12(10): 2922.

. C. Garcia & C.N. Blesso (2021). Antioxidant properties of anthocyanins and their mechanism of action in atherosclerosis. Free Radic Biol and Med. 172: 152-66.

. R.M. Bulatao, J.P.A. Samin, R.C. Huliganga, R.P. Tubera, M.A.M. Feliciano & C.V. Ortinero (2020). Phytochemical properties, antioxidant activities, and cytotoxicity of ethanolic bran extracts from Philippine pigmented rice cultivars. Phillip Agric Scientist. 103(4): 10.

. N. Kumar & N. Goel (2019). Phenolic acids: natural versatile molecules with promising therapeutic applications. Biotechnol Rep (Amst). 24: e00370.

. S.I. Chung & M.Y. Kang (2021). Oral administration of germinated, pigmented, giant embryo rice (Oryza sativa L. cv. Keunnunjami) extract improves the lipid and glucose metabolisms in high-fat diet-fed mice. Oxid Med Cell Longev. 1-9.

. S.H. Joo, C. Hahn, H.K. Lim, K.D. Yoon, S.H. Yoon & C.U. Lee (2019). An exploration of the Oryza sativa L. Cyanidin-3-glucoside on the cognitive function in older adults with subjective memory impairment. Psychiatry Investig. 16(10): 759-65.

. A. Mazumdar, G.A. Aswin & D. Bhatt (2022). Utilization of black rice and red rice in value added products: A review. Proteins. 8: 0-3.

. M. T. Sweeney, M. J. Thomson, B. E. Pfeil & S. McCouch (2006). Caught red-handed: Rc encodes a basic helix-loop-helix protein conditioning red pericarp in rice. The Plant Cell. 18(2): 283-294.

. V.C. Ito & L.G. Lacerda (2019). Black rice (Oryza Sativa L.): A review of its historical aspects, chemical composition, nutritional and functional properties, and applications and processing technologies. Food Chemistry. 301.

. F. Zhu, Y.Z. Cai, J. Bao & H. Corke (2010). Effect of γ-irradiation on phenolic compounds in rice grain. Food chemistry. 120(1): 74-77.

. S. M. Boue, K. W. Daigle, M.H. Chen, H. Cao & M. L. Heiman (2016). Antidiabetic potential of purple and red rice (Oryza sativa L.) bran extracts. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 64(26): 5345-5353.

. S. Y. Chiou, J. Y. Lai, J. A. Liao, J. M. Sung & S. D. Lin (2018). In vitro inhibition of lipase, α‐amylase, α‐glucosidase, and angiotensin‐converting enzyme by defatted rice bran extracts of red‐pericarp rice mutant. Cereal Chemistry. 95(1): 167-176.

. C. Wang & Q. Shu (2007). Fine mapping and candidate gene analysis of purple pericarp gene Pb in rice (Oryza sativa L.). Chinese science bulletin. 52: 3097-3104.

. T. Oikawa, H. Maeda, T. Oguchi, T. Yamaguchi, N. Tanabe, K. Ebana, M.Yano, T.Ebitani & T. Izawa (2015). The birth of a black rice gene and its local spread by introgression. The Plant Cell. 27(9): 2401-2414.

. Y. Shao, L. Jin, G. Zhang, Y. Lu, Y. Shen & J. Bao (2011). Association mapping of grain color, phenolic content, flavonoid content and antioxidant capacity in dehulled rice. Theoretical and applied genetics. 122: 1005-1016.

. H. Maeda, T. Yamaguchi, M. Omoteno, T. Takarada, K. Fujita, K. Murata, Y. Lyama, Y. Kojima, M. Morikawa, H. Ozaki, N. Mukaino, Y. Kidani & T. Ebitani (2014). Genetic dissection of black grain rice by the development of a near isogenic line. Breeding Science. 64(2): 134-141.

. A. Ghasemzadeh, M. T. Karbalaii, H. Z. Jaafar & A. Rahmat (2018). Phytochemical constituents, antioxidant activity, and antiproliferative properties of black, red, and brown rice bran. Chemistry Central Journal. 12: 1-13.

. P. J. Cáceres, C. Martínez-Villaluenga, L. Amigo, & J. Frias (2014). Maximising the phytochemical content and antioxidant activity of Ecuadorian brown rice sprouts through optimal germination conditions. Food Chemistry. 152: 407-414.

. A. Djeridane, M. Yousfi, B. Nadjemi, D. Boutassouna, P. Stocker & N. Vidal (2006). Antioxidant activity of some Algerian medicinal plants extracts containing phenolic compounds. Food Chemistry. 97(4): 654-660.

. J. J. Doyle (1990). Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus. 12: 13-15.

. S. H. Lim & S. H. Ha (2013). Marker development for the identification of rice seed color Plant biotechnology reports. 7: 391-398.

. A. Gunaratne, K. Wu, D. Li, A. Bentota, H. Corke & Y. Z. Cai (2013). Antioxidant activity and nutritional quality of traditional red-grained rice varieties containing proanthocyanidins. Food chemistry. 138(2-3): 1153-1161.

. C. Aguilar-Garcia, G. Gavino, M. Baragaño-Mosqueda, P. Hevia & V. C. Gavino (2007). Correlation of tocopherol, tocotrienol, γ-oryzanol and total polyphenol content in rice bran with different antioxidant capacity assays. Food Chemistry. 102(4): 1228-1232.

. Y. Shen, L. Jin, P. Xiao, Y. Lu & J. Bao (2009). Total phenolics, flavonoids, antioxidant capacity in rice grain and their relations to grain color, size and weight. Journal of Cereal Science. 49(1): 106-111.

. R. Koes, W. Verweij & F. Quattrocchio (2005). Flavonoids: a colorful model for the regulation and evolution of biochemical pathways. Trends in Plant Science. 10(5): 236-242.

. E. Grotewold (2006). The genetics and biochemistry of floral pigments. Annu. Rev. Plant Biol. 57: 761-780.

. T. Furukawa, M. Maekawa, T. Oki, I. Suda, S. Iida, H. Shimada, I. Takamure & K. I. Kadowaki (2007). The Rc and Rd genes are involved in proanthocyanidin synthesis in rice pericarp. The Plant Journal. 49(1): 91-102.