Ученые Венгерского исследовательского центра сельского хозяйства (Hun-REN) совместно с международными коллегами составили подробную генетическую карту полбы и хлебной пшеницы.
Исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Plant Science, не только открывает новые горизонты для селекции выносливых сортов, но и предлагает решение для людей с синдромом раздраженного кишечника, а также метод стопроцентного выявления фальсификата на рынке зерна.
Древний резерв для современного фермерства
Полба и обычная хлебная пшеница являются близкими родственниками, однако их генетический фундамент серьезно отличается. Главное преимущество полбы — ее огромное природное генетическое разнообразие. Этот злак обладает высокой естественной устойчивостью и неприхотливостью, что делает его отличным кандидатом для экологически чистого органического земледелия с минимальными затратами на удобрения и пестициды. Теперь ученые намерены использовать этот ценный ресурс, чтобы улучшить характеристики современной пшеницы.
В ходе масштабной работы биологи исследовали колоссальную выборку из 255 генотипов злаков, привезенных из 28 стран мира. В их число вошли:169 генотипов полбы; 73 генотипа хлебной пшеницы; 13 генотипов дикой гексаплоидной пшеницы.
Генетики просканировали ДНК растений в десятках тысяч точек. С помощью метода полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) они искали конкретные генетические варианты, которые отвечают за накопление клетчатки. Чтобы исключить случайное влияние погоды, ученые дополнительно перепроверяли полученные результаты в течение двух лет на суженной выборке растений.
Лечебные свойства клетчатки
Основное внимание исследователей было уделено трем водорастворимым компонентам пищевых волокон: водорастворимым пентозанам, бета-глюкану и фруктанам. На их количество сильно влияет окружающая среда, поэтому важно было найти именно внутренние генетические маркеры.
Анализ показал любопытное различие: при одинаковом общем объеме нерастворимых волокон, в полбе содержится значительно меньше водорастворимых пентозанов, бета-глюкана и, что самое важное, фруктанов.
Фруктаны — это сложные углеводы, которые плохо усваиваются организмом и вызывают сильный дискомфорт у людей с синдромом раздраженного кишечника. Благодаря этой генетической особенности, полба становится идеальной основой для диеты, исключающей ферментируемые углеводы.
16 «букв» против фальсификации
Еще одним фундаментальным прорывом стало обнаружение 16 уникальных SNP-маркеров, специфичных исключительно для полбы. SNP (однонуклеотидный полиморфизм) — это отличие в ДНК всего в одну «букву».
Комбинация этих 16 маркеров позволяет безошибочно отличать чистые линии полбы от обычной хлебной пшеницы на молекулярном уровне. Это открытие имеет важное прикладное значение. Для науки поможет навести точный порядок в мировых банках генов. Кроме того, выявленные генетические маркеры позволят агрономам будущего не «вслепую», а точечно и целенаправленно отбирать растения с нужным качеством зерна. Это поможет создать новые высокоурожайные сорта пшеницы с повышенной питательной ценностью, которые будут устойчивы к глобальным климатическим изменениям.
Для бизнеса и потребителей открытие позволит разработать дешевые тесты для пищевой промышленности, которые полностью исключат фальсификацию продуктов, когда дорогую и полезную полбу смешивают с дешевой пшеницей.
Источник: HUN-REN.