В новом исследовании учёные из Курчатовского геномного центра ИЦиГ СО РАН изучили, какие гены влияют на концентрацию семи различных химических элементов в зерне российских сортов пшеницы: кальция, калия, марганца, магния, цинка, железа и меди. В результате исследования удалось определить четыре гена, которые связаны с повышением или понижением их концентрации. Эти знания позволяют точнее проводить селекцию российских сортов пшеницы.
Полученные результаты опубликованы в журнале Plants.
Пшеница играет важную роль в продовольственной безопасности во всём мире. В зерне пшеницы содержатся различные вещества, в том числе позволяющие избежать так называемый «скрытый голод», то есть дефицит микро- и макроэлементов, витаминов у людей. Поэтому вопрос селекции с учётом повышения концентрации важных для здоровья химических соединений играет первостепенную роль.
«В этой работе, используя метод полногеномного исследования ассоциаций, мы изучили, какие участки ДНК влияют на концентрацию семи химических элементов в зерне российских сортов пшеницы, и обнаружили четыре новых гена. В ходе дальнейшей работы нам удалось довольно неплохо проанализировать их функциональную роль и то, в какие процессы вовлечены кодируемые ими белки», — рассказала младший научный сотрудник Курчатовского геномного центра ИЦиГ СО РАН Надежда Потапова.
«Проведённая нами работа интересна с методологической стороны. Мы применили редко используемый в генетике растений метод многомерного анализа. Он позволяет смотреть на то, как изменение нуклеотидов в одной и той же позиции в гене влияет одновременно на разные признаки. В зависимости от того, какой нуклеотид оказался на определенной позиции, концентрация одних и тех же химических элементов может или снижаться, или повышаться. В нашем случае, подобная нуклеотидная вариация в одном из обнаруженных генов может повышать концентрацию железа, но понижать концентрацию других элементов, а это очень важный момент, который при селекции сортов нужно учитывать», — отметил старший научный сотрудник Курчатовского геномного центра ИЦиГ СО РАН Яков Цепилов.
По результатам исследования, в двух из четырёх найденных генов сложилась именно такая история: одна нуклеотидная вариация увеличивала концентрацию нескольких элементов, но одновременно и понижала концентрацию остальных. Это стало ясно именно благодаря применению многомерного анализа.
Результаты были получены на российских сортах пшеницы, поэтому далее могут быть использованы при разработке схем селекции новых сортов и улучшения уже имеющихся сортов.
Исследования были проведены на базе Курчатовского геномного центра ИЦиГ СО РАН и поддержаны грантом РНФ 23-16-00041.
