Желтозерная кукуруза содержит жирорастворимый витамин, необходимый для нормального роста и развития человека и животных.
В 1920-е годы многие ученые-животноводы доказали, что свиньи, содержавшиеся в загонах для откорма и получавшие желтозерную кукурузу, быстрее прибавляли в весе, чем получавшие белозерную кукурузу. Это открытие приобрело широкую известность. В результате животноводы стали значительно шире использовать желтозерные сорта.
Хоге и Трост сообщали о существовании у кукурузы связи между желтым эндоспермом и витамином А. Мангельсдорф и Фрапс обнаружили прямую количественную зависимость между витамином А и рядом генов, контролирующих желтый пигмент в эндосперме. Триплоидная природа эндосперма позволяет производить четыре класса семян, различающихся по соотношению доминантных и рецессивных генов. По-видимому, гены желтого эндосперма оказывали арифметическое, кумулятивное действие — каждый ген добавлял 2,5 единицы витамина А на 1 г веса зерна.
По сообщению Брунсона и Квакенбуша и Квакенбуша, содержание провитамина А у желтозерных инбредных линий с высоким содержанием каротина в среднем было в 4,4 раза больше, чем у желтозерных инбредных линий с низким содержанием каротина. Гибриды между этими крайними формами содержали промежуточное количество провитамина А при слабой доминантности. Простые гибриды содержали обычно больше провитамина А, чем их родительские инбредные линии. Авторы пришли к заключению, что можно получать гибриды кукурузы с повышенным содержанием провитамина, которые будут давать лучшие результаты при кормлении ими скота.
По данным Уотсона, самая высокая концентрация желтых пигментов в зерновке кукурузы обнаружена в роговидной части эндосперма. Желтый пигмент кукурузы представляет собой смесь 6—8 химически различных, но близкородственных соединений, относящихся к семейству естественных пигментов, известных под названием каротиноидов. В поступающей на рынок кукурузе содержание пигмента в зерне различается на 50—100%, в зависимости от условий года выращивания. Третьим важным фактором, влияющим на концентрацию каротиноидов, является наследственность. Комбинированные воздействия этих трех факторов вызывают колебания концентрации пигментов в кукурузе, поступающей на рынок, на 5—30 мг/кг веса зерна.
Гроган и Блессин подчеркивали, что желтую окраску кукурузы определяют в основном два главных класса каротиноидных пигментов — каротины и ксантофиллы. Содержание ксантофилла в зерне и листьях значительно превышает содержание в них каротина. В средней товарной кукурузе ксантофилла содержится примерно в 10 раз больше, чем каротина.
Содержание каротина и ксантофилла во всей зерновке можно предсказать в семенах F1 реципрокных скрещиваний, учитывая относительный вклад геномов мужского и женского родителей. Гроган и др. установили, что содержание каротина и ксантофилла в семенах растений можно предсказать с большой точностью на основании среднего их содержания у родителей, участвующих в данном скрещивании. Это обобщение можно распространить и на поколение беккросса с различными соотношениями мужских и женских родителей. Фактическое и предсказанное содержание каротиноидов может быть механически восстановлено, используя для этой цели относительные соотношения (по весу) родительских форм, участвующих в скрещиваниях.
Гроган и др. пришли к выводу, что каротины и ксантофиллы наследуются по аддитивному типу в желтозерных формах. Однако для ксантофилла было обнаружено геометрическое действие гена в семенах F1 от скрещивания белозерных и желтозерных линий, и поэтому невозможно предсказать их содержание на основе аддитивного действия гена. У гибридов высококсантофилловых желтозерных и белозерных линий содержание ксантофилла было примерно на 10—15 мг/кг меньше, чем ожидалось на основании аддитивного действия в семенах F1 и примерно на 10 мг/кг меньше, чем в поколении F1.
Михаилович и др. исследовали содержание провитамина А у некоторых из своих гибридов кукурузы. Они обнаружили у гибридов также сильную изменчивость общего содержания провитамина А и содержания каротина и «криптоксантина». Белозерные гибриды не содержали измеримых количеств каротиноидов.
Кабулеа занимался изучением метаболизма каротиноидов в зерне кукурузы. Он показал, что биосинтез каротиноидов в зернах кукурузы управляется равновесной генетической системой, представленной двумя группами генов. Одна группа определяет цепочку каротинов, другая — цепочку ксантофиллов. Он разработал модель, демонстрирующую взаимосвязи генетического контроля метаболизма каротиноидов в зерне кукурузы.
Из селекционных программ следует исключать инбредные линии кукурузы с низким содержанием каротиноидов. В настоящее время появились новые обогащенные и устойчивые источники витамина А и В-каротина, поступившие в продажу по относительно низкой цене. Однако наличие гибридов с высоким содержанием провитамина А обеспечило бы экономию концентратов витамина А.
Гроган составил сводку материалов по селекции высококсантофилловой кукурузы. Интерес к кукурузе с высоким содержанием ксантофилла стимулировался потенциальными возможностями экспортного рынка для избыточных товаров.
Высококсантофилловая кукуруза придает желательную пигментацию коже и ножкам бройлеров и желтку яиц при условии одновременного скармливания высокоэнергетических кормов. Ксантофиллы кукурузы были бы идеальным кормом для домашней птицы с точки зрения биологической эффективности, диетических соображений, стоимости и эффективности.
Очень большой прогресс достигнут в области выведения высокоурожайных гибридов с высоким содержанием ксантофилла. Однако остается еще бесчисленное множество факторов, связанных с наследованием, методами селекции и способами уборки и хранения, о которых мы еще имеем мало сведений. Дополнительные исследования в этой области провели Ратклифф и др., Гроган и др.
Другой шаг вперед по пути улучшения питательной ценности кукурузы стал возможен в связи с недавним открытием генов, ответственных за необычно толстый алейроновый слой. В алейроновом слое непосредственно под семенной оболочкой сосредоточены витамины группы В и высококачественный белок. Ученые установили, что у малоизвестной примитивной расы кукурузы, называемой Короико, алейроновый слой на 2—5 клеток толще, чем у современных промышленных гибридов. Короико была найдена в Южной Америке на восточных склонах Анд. Этот генетический материал совершенно не использовался при выведении современных промышленных сортов кукурузы.
Хотя до осуществления этого еще очень далеко, тем не менее перспективность кукурузы с толстым алейроновым слоем заключается в повышенной питательной ценности, которую он мог бы придать современным сортам. Содержание сырого белка в алейроновом слое Короико составляет 35—38%, а в алейроне зубовидной кукурузы — 20—22%. Кроме того, кукуруза Короико содержит больше незаменимых аминокислот — лизина, аргинина, метионина и треонина. Хотя содержание витаминов у Короико еще не анализировали, но известно, что алейроновый слой хлебных злаков отличается высокой концентрацией витаминов группы В, особенно ниацина.
Множественные алейроновые слои обнаружили у кукурузы Короико химик Майкл Дж. Вольф и ботаник Ухенг Кхоо из Северной лаборатории изучения продуктов питания и их сбыта Министерства сельского хозяйства США, Пеория, Иллинойс.