Characterization of oat genetic resources  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
109760
Type PD
Principal investigator Varga, Mónika
Title in Hungarian Zab genetikai források jellemzése
Title in English Characterization of oat genetic resources
Keywords in Hungarian zab, antioxidánsok, fenolok, tokolok, avenantramidok, zsírsavak, allelopátia, metabolomika, LC-MS, GC-MS
Keywords in English oat, antioxidants, phenolics, tocols, avenanthramides, fatty acids, allelopathy, metabolic profiling, LC-MS, GC-MS
Discipline
Plant breeding (Council of Complex Environmental Sciences)70 %
Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)30 %
Ortelius classification: Instrumental analysis
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent NAIK Növénytermesztési Önálló Kutatási Osztály (National Agricultural Research and Innovation Centre)
Starting date 2013-09-01
Closing date 2016-12-31
Funding (in million HUF) 5.215
FTE (full time equivalent) 3.20
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

A világ zabtermelésének jelentős részét állati takarmányként hasznosítják. Azonban egyre növekvő mennyiségben termesztenek emberi fogyasztásra is alkalmas zabot annak köszönhetően, hogy egyre bővülnek ismereteink a zab egészségre gyakorolt kedvező hatásáról. Az újabb tanulmányok szerint az egészségre gyakorolt hatás a korpában található antioxidánsoknak köszönhető: a tokoloknak, fenolos karbonsavaknak és avenantramidoknak. Előzetes kutatások arra hívták fel a figyelmet, hogy a színes pelyvával (fekete, sárga) rendelkező zab nagyobb antioxidáns hatással bír és több fenolos karbonsavat tartalmaz, mint a csupasz fajták.
Ebből kiindulva a pályázat keretén belül különböző színű (fehér, sárga, szürke, vörös és fekete) pelyvával rendelkező fajták kémiai összetételét és allelopatikus hatását tanulmányozzuk. A pályázat célja (i) annak vizsgálata, hogy vajon van-e összefüggés a fenolos karbonsav tartalom (és az avenantramidok) és a pelyva színe, valamint a tokol tartalom és a pelyva színe között, (ii) meghatározza-e a fenolos karbonsav tartalom a zsírsav tartalmat, és (iii) próbáljunk azonosítani olyan vegyületeket az egyes fajtákban, melyek összefüggésbe hozhatók a pelyva színével. A pályázat további célja, hogy (i) meghatározzuk a zab allelopatikus tulajdonságáért felelős vegyületeket (fenolos vegyületek, L-DOPA) és (ii) megvizsgáljuk, hogyan változik mennyiségük a növény fejlődése során.
Céljaink elérése érdekében különböző analitikai módszereket kívánunk alkalmazni, úgy mint UV-látható spektrofotometria, RP-HPLC/FLD, LC-MS, GC-MS.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

Az újabb tanulmányok szerint a zab egészségre gyakorolt kedvező hatása részben a benne található antioxidánsoknak köszönhető, melyek gátolva/késleltetve a zsírsavak oxidációját az élelem ízének és stabilitásának megőrzésében játszanak szerepet. Ezen felül bizonyos antioxidánsok (fenolos vegyületek) gátolják a gyomnövények csírázását és növekedését. Előzetes kutatások arra hívták fel a figyelmet, hogy a pelyva színe és a zab antioxidáns aktivitása között szoros összefüggés van.
A jelen pályázat célja, hogy különböző színű pelyvával rendelkező zab fajták kémiai összetételét és allelopatikus hatását jellemezzük abból a célból, hogy (i) megvizsgáljuk van-e összefüggés a fenolos karbonsav (és az avenantramidok)/tokolok és a pelyva színe között (ii) tanulmányozzuk, hogy van-e kapcsolat a fenolos karbosavak és a zsírsavak mennyisége és minősége között (iii) azonosítsunk olyan vegyületeket az egyes fajtákban, melyek összefüggésbe hozhatók a pelyva színével. A pályázat további célja, hogy (i) meghatározzuk a zab allelopatikus tulajdonságáért felelős vegyületeket (fenolos vegyületek, L-DOPA) és (ii) megvizsgáljuk, hogyan változik mennyiségük a növény fejlődése során.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

A pályázat keretén belül részletesen jellemzünk különböző zab fajtákat (köztük magyar fajtákat is). Meghatározzuk antioxidáns aktivitásukat, tokol, fenolos karbonsav, avenantramid, zsírsav tartalmukat, metabolitjaikat, L-DOPA tartalmukat és allelopatikus hatásukat.
A kémai összetételre vonatkozó eredményeink hozzájárulhatnak emberi és állati fogyasztásra, illetve az ipar számára alkalmas új fajták nemesítéséhez.
Az allelopatikus hatásra vonatkozó eredményeink alternatív lehetőséget nyújthatnak a gyomnövények elleni védekezésben. A védekezés alapjául a talajba kerülő növénymaradványok szolgálhatnak.
Az L-DOPA-t a gyógyászatban a Parkonson-kór kezelésére használják. Vizsgálatok szerint egy trópusi pillangós növény, a Mucuna pruriens extraktuma lényegesen hatékonyabb, mint a szintetikus szer. Meghatározva a rendelkezésünkre álló összes zab fajta L-DOPA tartalmát, elképzelhető, hogy találunk olyan fajtát, amely nagy mennyiségben tartalmazza a vegyületet. Megfelelő kísérletek után ezen fajta extraktuma akár terápiás célokat is szolgálhat.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

A világ zabtermelésének jelentős részét állati takarmányként hasznosítják. Azonban egyre növekvő mennyiségben termesztenek emberi fogyasztásra is alkalmas zabot annak köszönhetően, hogy egyre bővülnek ismereteink a zab egészségre gyakorolt kedvező hatásáról. Az egészségre gyakorolt hatás részben a korpában található antioxidánsoknak köszönhető, melyek gátolva/késleltetve a zsírsavak oxidációját az élelem ízének és stabilitásának megőrzésében játszanak szerepet. Fogyasztásukkal a krónikus betegségek rizikója csökkenthető. Előzetes kutatások arra hívták fel a figyelmet, hogy a színes (fekete, sárga) zab nagyobb antioxidáns hatással bír. Ebből kiindulva a pályázat keretén belül különböző színű zabfajtákat tervezünk tanulmányozni. A pályázat elsődleges célja annak vizsgálata, hogy a különböző színű fajtákban milyen antioxidánsok találhatók és ezek mennyisége és minősége összefüggésbe hozható-e a színnel és a zsírsavak mennyiségével.
Bizonyos antioxidánsok alternatív lehetőséget biztosíthatnak a gyomnövények elleni védelemben is. A növénymaradványok a talajba kerülve olyan vegyületeket bocsátanak ki, melyek gátolják a gyomok csírázását és növekedését. Ezen vegyületek azonosítása, mennyiségük változásának követése a növény különböző fejlődési állapotában és hatékonyságuk laboratóriumi tesztelése szerepel a pályázat további céljai között.
Eredményeink hozzájárulhatnak emberi és állati fogyasztásra, illetve az ipar számára alkalmas új fajták nemesítéséhez.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

Today, a majority of the world’s oat production is still used as animal fodder. However, an increasing amount of oats are being grown for human consumption due to the nutritional benefits recently had been recognized. Recent studies have suggested that the health promoting capabilities of oats are due to its antioxidants, namely tocols, phenolic compounds, avenanthramides. It has been demonstrated that covered (black and yellow) oats showed a significantly higher antioxidant activity and total phenolic content in comparison to the naked varieties.
In this project we are planning to characterize the chemical composition and the allelopathic potential of oat varieties with different hull color (white, yellow, grey, red and black). The aims of this project are (i) to examine whether there is a correlation between the phenolic acid (avenanthramides)/ tocol profile and the hull color (ii) to see whether phenolic acid and fatty acid profile are associated and (iii) to identify molecular differences that correlate with the hull color. The futher objectives of the project are (i) to identify the phenolic compounds and L- DOPA that might have important roles in the allelopathic potential of oat residues and (ii) to determine whether their concentration varies during plant growth. To achieve our goals various analytical methods will be carried out, namely UV-visible spectrophotometry, reversed-phase high-performance liquid chromatography with fluorescence detection, RP-HPLC/FLD, LC-MS, GC-MS.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

Recent studies have suggested that the health promoting capabilities of oat are due to its antioxidants as well. These antioxidants have a role in maintaining the stability of oat food products by preventing or retarding the oxidation of free fatty acids. In addition certain antioxidants (phenolic compounds) act as allelochemicals inhibiting the germination and growth of weeds. It has been demonstrated that the hull color affects the antioxidant activity of oats.
The aim of the present project is the characterization of the chemical composition and the allelopathic potential of oat varieties with different hull color in order to (i) examine whether there is a correlation between the phenolic acid (avenanthramides)/ tocol profile and the hull color (ii) to see whether phenolic acid and fatty acid profile are associated and (iii) to identify molecular differences that correlate with the hull color. The further objectives of the project are (i) to identify the phenolic compounds and L- DOPA that might have important roles in the allelopathic potential of oat residues and (ii) to determine whether their concentration vary during plant growth.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

We are going to give a detailed characterization of different oat varieties (including hungarian ones) with regard to their antioxidant activity, tocol, phenolic acid, fatty acid, metabolic profile, L-DOPA content and their allelopathic potential.
Our findings about the chemical composition can be a starting point in breeding programs for achieving new oat varieties for human consumption, animal feed and the industry.
Our results about the allelopathic potential of oats can be an alternative strategy for controlling weeds by incorporating plant residues into the soil.
L-Dopa is being used for the symptomatic relief of Parkinson's disease. The drug extracted from seeds of Mucuna pruriens a tropical legume is more effective than the synthetic counterparts. Screening the oat varieties for L-DOPA there is the possibility to find one containing large amount of this compound. The extract of this variety can be an effective therapeutic agent.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

Today, a majority of the world’s oat production is still used as animal fodder. However, an increasing amount of oats are being grown for human consumption due to the nutritional benefits recently had been recognized. Recent studies have suggested that the health promoting capabilities of oats are due to its antioxidants found within the bran. Antioxidants have a role in maintaining the stability and taste of oat food products by preventing or retarding the oxidation of free fatty acids. Antioxidants in our diet may provide health benefits associated with reduced risk of chronic diseases. It has been demonstrated that covered (black and yellow) oats showed a significantly higher antioxidant activity in comparison to the naked varieties. On the basis of this observation oat varieties with different hull color are planned to be studied. The aims of this project are i) to identify and quantify the compounds that contribute to the antioxidant activity of the grain and ii) to examine whether there is a correlation between their quantity and hull color and their quantity and the fatty acid profile.
Certain antioxidants provide an alternative strategy for controlling weeds. Germination and growth of weeds can be inhibited by allelochemicals released by plant residues incorporating into the soil. The further objectives of the project are (i) to identify these compounds (ii) to determine whether their concentration varies during plant growth and iii) to test their effectiveness as allelochemicals in laboratory conditions.
Our findings can be a starting point in breeding programs for achieving new oat varieties for human consumption, animal feed and the industry.




Back »