Lösliche Ballaststoffe in Getreide haben viele gesundheitliche Vorteile wie die Vorbeugung von Fettleibigkeit, hohem Serumcholesterin und Herzerkrankungen. Mixed-linkage Glucan (MLG) kommt vor allem in der Familie der Gräser (Poaceae) in den Zellwänden vor. Sie verleihen Cerealienprodukten auch wichtige Attribute (z. B. Brotbackleistung, Verdickungsfähigkeit).

Dr. Bing Wu und vier Kollegen von der Chinesische Akademie für Agrarwissenschaften untersucht die Gene, die für die MLG-Synthese in Hafer unter verschiedenen Lichtbedingungen verantwortlich sind. Die Forscher identifizierten Zellulose-Synthase-ähnliche (Csl) Genfamilien, die an der MLG-Produktion beteiligt sind, und stellten fest, dass die MLG-Konzentration bei hoher Lichtintensität von 0.07 % auf 1.06 % anstieg. Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler die Regulierung der MLG-Produktion in Hafer aufgedeckt haben, da sich frühere Forschungen auf Gerste konzentrierten.

Dr. Jing Zhang, Bing Wu und Kollegen bauten die Hafersorte Xiayoumai, die für ihren hohen Glucangehalt (>6 %) bekannt ist, unter dunklem, niedrigem (80 µmol/m²/s) und hoch (300 µmol/m²/s) Lichtverhältnisse für zwei Tage. Blatt-, Stängel-, Wurzel- und sich entwickelnde Samenproben wurden entnommen, um RNA und DNA für die Genstrukturanalyse und Genexpressionsmuster zu extrahieren. Die MLG-Konzentration wurde ebenfalls gemessen und die Lokalisierung wurde durch verifiziert Immunelektronenmikroskopie.

An der MLG-Biosynthese beteiligte Gene waren ortholog zu Zellulose-Synthase-ähnlichen (Csl) Genfamilien und wurden benannt AsCslF3, AsCslF4, AsCslF6, AsCslF8, AsCslF9, AsCslH und AsCslJ. Diese Gene wurden in verschiedenen Pflanzengeweben unterschiedlich exprimiert. Die Gene AsCslF6, AsCslF8, AsCslF3 und AsCslF9 waren im Licht 8- bis 10-fach stärker exprimiert als im Dunkeln. Der MLG-Gehalt nahm tatsächlich unter Lichtwachstumsbedingungen zu und bei hoher Lichtintensität war die Zellwand von Hafer vollständig mit MLG-Molekülen gefüllt.

Während ein hoher MLG-Gehalt für die gersteverarbeitende Industrie (z. B. Mälzen, Brauen) unerwünscht ist, ist er für Hafer aufgrund gesundheitlicher Vorteile wünschenswert. Zum ersten Mal haben Wissenschaftler Gene identifiziert, die an der MLG-Produktion beteiligt sind, und festgestellt, dass diese Gene unter Bedingungen mit starkem Licht stärker exprimiert werden.

„Dies könnte auch erklären, warum der MLG-Gehalt in in Spanien angebautem Getreide (heiß und höhere Lichtintensität) höher war als in Schottland (kühler und geringere Lichtintensität)“, schrieben Zhang, Wu und Kollegen.

„Wenn man bedenkt, dass der MLG-Gehalt einen Großteil des Wertes der Haferernte für den Produzenten bestimmt, werden unsere Ergebnisse neue Erkenntnisse und Spekulationen liefern, um Hafer von besserer Qualität zu produzieren.“