Учёные ИЦиГ СО РАН изучают гены пшеницы, чтобы сделать хлеб полезнее и безопаснее

РНФ продлил финансирование проекта по изучению генетического разнообразия коллекций мягкой и твёрдой пшеницы, связанного с высоким содержанием полезных микроэлементов и белка в зерне

Российский научный фонд продлил финансирование проекта по изучению генетического разнообразия коллекций мягкой и твёрдой пшеницы. Цель – отбор материала, пригодного для селекции новых сортов с более высоким содержанием полезных минеральных элементов и лучшим качеством зерна.

Как объясняет руководитель проекта, ведущий научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, д.б.н. Ирина Леонова, задача исследования – охарактеризовать коллекции мягкой и твёрдой пшеницы по содержанию минеральных веществ в зерне и по качеству зерна в целом. Речь идёт прежде всего о таких важных микроэлементах, как цинк и железо, дефицит которых связывают с анемией, когнитивными нарушениями и рядом хронических заболеваний. Учёные напоминают: значительную часть этих веществ человек получает именно из хлеба, булочных и макаронных изделий, поэтому важно, чтобы исходное зерно было богато полезными компонентами.

По словам Ирины Леоновой, ранее в селекции в первую очередь ориентировались на урожайность, и это нередко шло в ущерб качеству зерна. Сейчас акцент смещается к так называемому биообогащению или биофортификации – сознательному повышению содержания полезных веществ в сельскохозяйственных культурах за счёт подбора и скрещивания нужных сортов. «Желательно, чтобы зерно, из которого делаются хлеб и макароны, уже содержало необходимые человеку минеральные вещества, витамины и т.п. Это и есть один из инструментов функционального питания», – объяснила исследователь.

В рамках первой части проекта команда Леоновой проанализировала две большие коллекции: твёрдой пшеницы и мягкой пшеницы, в которую входят как российские сорта, так и рекомбинантные линии, несущие фрагменты ДНК от дикорастущих сородичей. Учёные оценивали сортовое разнообразие и с помощью молекулярно‑генетических методов искали участки генома, связанные с повышенным содержанием цинка и железа в зерне. Были выделены так называемые локусы, в том числе пришедшие от диких видов, которые могут использовать селекционеры при создании новых сортов.

Продление гранта позволяет перейти к не менее важной задаче: оценке содержания в зерне токсичных тяжёлых металлов, прежде всего кадмия. «Опасны любые тяжелые металлы. Но что касается свинца или хрома, уровень содержания можно регулировать агротехническими приемами. Для кадмия более важно найти генотипы, которые генетически снижают его накопление в зерне», – рассказала Ирина Леонова.

По российским сортам твердой пшеницы работы такого масштаба ранее никто не делал. За три предыдущих года ученые ИЦиГ проанализировали результаты по 188 сортам, высаженным на двух полях в Новосибирской и Самарской областях. В результате, удалось собрать необходимую статистику и выделить образцы, у которых собственный геном влияет на снижение содержание кадмия – это наследуемый механизм, представляющий особый интерес для селекции.

Помимо выявления локусов, снижающих уровень кадмия, исследователи сосредоточатся также на генах, отвечающих за качество зерна твёрдой пшеницы, в первую речь идет о белках – глиадинах и глютенинах, определяющих структуру и кулинарные свойства макаронных изделий. Российские сорта яровой твёрдой пшеницы по этому параметру до сих пор почти не изучались. «Важно, чтобы макароны были именно макаронами: сейчас чаще используют мягкую пшеницу, у которой другой белковый состав и хуже структура изделий, – пояснила Леонова.

Итогом пятилетней работы должна стать детальная характеристика отечественных коллекций твёрдой и мягкой пшеницы по содержанию белка, клейковины, минеральному составу и связанным с ними генам. На основе этих данных команда создаст маркёры – генетические «маячки», которые селекционеры смогут использовать в своей работе, осознанно выбирать материал для скрещивания под запрос будущего рынка функционального питания.

Эти наработки в перспективе позволят сделать привычный хлеб и макароны одновременно более полезными и более безопасными для здоровья.

Пресс-служба Института цитологии и генетики

Фото из архива ИЦиГ СО РАН