Исследователи ИЦиГ СО РАН продолжат изучать гены пшеницы для создания оздоровительного и безопасного хлеба
Российский научный фонд продлил финансирование исследовательского проекта, направленного на изучение генетического разнообразия коллекций мягкой и твёрдой пшеницы. Основная задача - отобрать образцы, подходящие для селекции новых сортов с повышенным содержанием полезных минералов и улучшенными качествами зерна.
Как отмечает руководитель проекта, ведущий научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, д.б.н. Ирина Леонова, исследователи анализируют коллекции мягкой и твёрдой пшеницы, чтобы охарактеризовать образцы по содержанию минеральных веществ в зерне и по качеству зерна.
В фокусе внимания находятся такие важные микроэлементы, как цинк и железо, дефицит которых связан с развитием анемии, нарушениями когнитивных функций и рядом хронических заболеваний. Учёные подчеркивают, что значительная часть этих микроэлементов поступает в организм человека именно через хлебобулочные и макаронные изделия, поэтому крайне важно, чтобы исходное зерно отличалось высоким содержанием полезных компонентов.
По словам Ирины Леоновой, в прошлом главным критерием для селекционеров являлась урожайность, что зачастую негативно сказывалось на качестве зерна.
В настоящее время акцент сместился в сторону так называемой биообогащения или биофортификации - целенаправленного увеличения содержания полезных веществ в сельскохозяйственных культурах посредством подбора и скрещивания определённых 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 первой части проекта команда Леоновой провела исследовательский анализ двух крупных коллекций твердой и мягкой пшеницы, включающих как российские сорта, так и рекомбинантные линии, несущие фрагменты ДНК от диких родственников.
Специалисты оценили разнообразие сортов и с помощью молекулярно-генетических методов выявили участки генома, отвечающие за повышенное содержание цинка и железа в зерне. В результате были выделены локусы, и некоторые происходят от диких видов, что открывает возможности для их использования в селекционной работе при создании новых сортов.
Продление гранта открывает возможность сосредоточиться на ещё одной важной задаче - оценке наличия в зерне опасных тяжелых металлов, особенно 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», – сказала Ирина Леонова.
До настоящего времени подобные масштабные исследования российских сортов твердой пшеницы не проводились. За последние три года специалисты ИЦиГ проанализировали данные по 188 сортам на двух полях в Новосибирской и Самарской областях. В результате была собрана ценная статистика, позволившая выявить образцы, у которых генетика способствует снижению уровня кадмия - наследуемый механизм, представляющий особый интерес для селекционной работы.
Помимо поиска локусов, снижающих уровень кадмия, исследователи также сосредоточатся на генах, отвечающих за качество зерна твердых сортов пшеницы. В первую очередь речь идет о белках - глиадинах и глютенинах, которые определяют структуру и кулинарные свойства макаронных изделий. Российские сорта яровой твердой пшеницы практически не изучались с точки зрения этих характеристик.
«Важно, чтобы макароны были именно макаронами: сейчас чаще используют мягкую пшеницу, у которой другой белковый состав и хуже структура изделий, – пояснила Ирина Леонова.
В результате пятилетнего исследования планируется составить подробную характеристику отечественных коллекций твердой и мягкой пшеницы, включающую показатели белка, клейковины, минерального состава и соответствующих генов. На базе полученных данных команда разработает генетические маркеры - специальные «маячки», которые помогут селекционерам целенаправленно подбирать исходный материал для скрещивания, учитывая требования формирующегося рынка функционального питания к хлебу и макаронам: продукты должны быть одновременно более питательными и безопасными для организма.
