С помощью генного редактирования получены устойчивые к холодовому осахариванию растения картофеля

Ученые из Курчатовского геномного центра ИЦиГ СОРАН получили устойчивый к холодовому осахариванию картофель. Работа выполнена  при поддержке проекта Национальные проекты “Наука и университеты” (Соглашение  № 075-15-2019-1662 от «31» октября 2019 г.).

 Картофель является одной из важнейших сельскохозяйственных культур в России. Его урожай собирают один раз в год и помещают в холод для сохранности клубней. Холод вызывает распад крахмала в клубнях на редуцирующие сахара, этот процесс называется холодовое осахаривание. Наверное, все замечали, что прошлогодняя, долго хранящаяся на холоде картошка, а также подмороженная картошка становятся сладкими. Но, помимо вкуса, это влияет и на продукты из таких клубней, так как при жарке редуцирующие сахара реагируют с аминокислотами, в результате чипсы или картофель фри становятся темными и горчат. Кроме того, в них накапливается акриламид, потенциальный канцероген. Поэтому среди производителей картофеля для чипсов ценятся сорта, которые устойчивы к холодовому осахариванию. Учеными из Курчатовского геномного центра ИЦиГ СОРАН с применением технологии редактирования генома был выключен ген вакуолярной инвертазы в сорте картофеля «Симфония». Эта инвертаза начинает активно работать в клубнях картофеля на холоде и расщепляет сахарозу на редуцирующие сахара – фруктозу и глюкозу. Такие растения, прошедшие геномное редактирование, получают в пробирках – культура in vitro (Рис.1). Затем их выращивают и получают клубни, в которых измеряют редуцирующие сахара. В клубнях, полученных учеными растений картофеля с отключенным геном инвертазы, после трёх месяцев хранения при +4 °С количество сахарозы и глюкозы (Рис.2) было в несколько раз меньше, чем в обычном картофеле.

Полученные генетические линии картофеля являются источником новых уникальных аллелей генов, приводящих к снижению содержания редуцирующих сахаров, в том числе и при холодовом хранении. По результатам работы разработана платформа для генетической оптимизации по целевым генам наиболее успешных сортов картофеля, в том числе российской селекции.

Рис 1. Отредактированные растения картофеля получают в культуре in vitro

Рис.2. Содержание глюкозы и фруктозы в клубнях двух отредактированных линий и контрольной не редактированной линии после хранения на холоде.

Справочно:

Работа выполнена в рамках Программы центра геномных исследований мирового уровня «Курчатовский геномный центр» (Соглашение № 075-15-2019-1662от «31» октября 2019 г.), созданного в соответствии с постановлением Правительства от 30 апреля 2019 года №538, который является частью федерального проекта «Развитие масштабных научных и научно-технологических проектов по приоритетным исследовательским направлениям» национального проекта «Наука и университеты».