Специалисты ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» продолжают изучение генетического разнообразия коллекций мягкой и твердой пшеницы, связанного с высоким содержанием полезных микроэлементов и белка в зерне. Цель — отбор материала, пригодного для селекции новых сортов с лучшим качеством зерна.
Как объясняет руководитель проекта, ведущий научный сотрудник ИЦиГ СО РАН доктор биологических наук Ирина Николаевна Леонова, задача работы — охарактеризовать коллекции мягкой и твердой пшеницы ряду качественных показателей. Речь идет прежде всего о содержании таких важных микроэлементов, как цинк и железо, дефицит которых связывают с анемией, когнитивными нарушениями и рядом хронических заболеваний. Ученые 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 счет подбора и скрещивания нужных сортов.
«Желательно, чтобы зерно, из которого делаются хлеб и макароны, уже содержало необходимые человеку минеральные вещества, витамины и так далее. Это и есть один из инструментов функционального питания», — объяснила исследовательница.
В рамках первой части работы ученые проанализировали две большие коллекции: твердой пшеницы и мягкой пшеницы, куда входят как российские сорта, так и рекомбинантные линии, несущие фрагменты ДНК от дикорастущих сородичей. Специалисты оценивали сортовое разнообразие и с помощью молекулярно‑генетических методов искали участки генома, связанные с повышенным содержанием цинка и железа в зерне и выделяли так называемые локусы, в том числе пришедшие от диких видов, которые могут использовать селекционеры при создании новых сортов.
Не менее важная задача — оценка содержания в зерне токсичных тяжелых 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 твердой 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», — прокомментировала Ирина Леонова.
Итогом работы должна стать детальная характеристика отечественных коллекций твердой и мягкой пшеницы по содержанию белка, клейковины, минеральному составу и связанным с ними генам. На основе этих данных команда создаст маркеры — 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 ФИЦ ИЦиГ СО РАН
