Как повысить качество зерна пшеницы с помощью «пирамиды генов»
Поиск ответа на этот вопрос стал целью исследования, поддержанного совместным грантом РНФ и правительства Новосибирской области.
Качество собранного зерна пшеницы и его дальнейшее использование определяется несколькими показателями. Один из них — содержание белка и клейковины. Именно он позволяет относить зерно к высшим классам качества. Поиском генов, которые отвечают за этот важный хозяйственный признак, не первый год занимаются ученые Института цитологии и генетики СО РАН. Ранее им удалось выделить из видов-сородичей пшеницы около десяти генов, так или иначе связанных с содержанием белка и клейковины в зерне. Это стало базой для нового исследовательского проекта.
«Термин «пирамида генов» означает объединение в одном генотипе нескольких генов, связанных с определенным признаком. Этот метод возник более десяти лет назад и применяется для повышения устойчивости растений к тем или иным заболеваниям. В ходе селекционного процесса в растение одновременно вводили гены устойчивости от разных заболеваний. В своей работе мы первыми попытаемся применить этот подход к решению другой задачи – повышения уровня клейковины и белка в зерне», – рассказала заведующая сектором генетики качества зерна ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Татьяна Пшеничникова.
По ее словам, ранее никто в нашей стране не пытался провести подобную работу, да и за рубежом про подобные исследования в открытых источниках не сообщалось. Работа селекционеров в данном направлении сводилась к вводу в сорт отдельного гена, однако это не гарантировало стабильного поддержания уровня белка и клейковины в пшенице в разных климатических условиях, что необходимо сельхозпроизводителям. Как полагают ученые, «пирамида генов» даст более устойчивый результат. Одновременно они будут изучать, как сказывается комбинирование различных генов, повышающих уровень клейковины в зерне, на урожайности пшеницы. И здесь сотрудникам ИЦиГ СО РАН помогают результаты, полученные в ходе предыдущей работы, когда отдельные выявленные гены оценивались и с этой точки зрения.
Проект способствует внедрению в селекционную отрасль новых эффективных биотехнологий отбора, называемого «маркер-ориентированной селекцией», отмечают его авторы. Проводимые исследования ускоряют создание нового исходного материала с устойчивым уровнем качества зерна, охарактеризованного с помощью молекулярных ДНК-маркеров.
А главное — работа генетиков ИЦиГ СО РАН создает возможность создания новых сортов мягкой пшеницы, обладающих большим потенциалом на внутреннем и экспортном рынке. Такие сорта вызывают интерес и у новосибирских аграриев: по данным Россельхознадзора, в 2022 году хозяйства области поставили более 300 тысяч тонн зерна в страны ближнего и дальнего зарубежья. Однако производство зерна сильных и ценных сортов пшеницы с высоким содержанием клейковины, пользующихся большим спросом на рынках, в регионе сейчас составляет доли процента. Мука именно из такого зерна является органическим «улучшителем» муки при изготовлении высококачественных хлебобулочных изделий.
Проект рассчитан на два года работы: в этом году ученые создают гибридные генетические варианты, а в следующем планируют использовать их для селекции новых сортов пшеницы.
Пресс-служба ИЦиГ СО РАН