Вчені Федерального дослідного центру «Інститут цитології і генетики СВ РАН» шукають нові шляхи підвищення стійкості провідних злакових культур до несприятливих умов, а також працюють над підвищенням поживних властивостей зерна пшениці. Зробити це можна, якщо генетично змінити його пігмент.
Вивченням цих культур займається завідуюча сектором функціональної генетики злаків ІЦіГ, головний науковий співробітник Дослідницького центру продовольчої безпеки НГУ, доктор біологічних наук Олена Костянтинівна Хлесткіна. За її словами, в селекції зараз популярно створення сортів злаків, зерно яких багато антоцианами, а також іншими корисними речовинами - каротиноїди. Роботи в області генетичних основ біосинтезу фенольних пігментів широко ведуться за кордоном на рисі і кукурудзі. У дослідженнях пшениці в цьому напрямку провідні позиції, без перебільшення, займають російські вчені. Результати їх фундаментальних досліджень затребувані практиками в селекційних центрах по всьому світу і є основою для міжнародної співпраці.
Зараз ІЦіГ реалізує спільний проект з Інститутом генетики і цитології НАН Білорусі, присвячений молекулярно-генетичним механізмам забарвлення зерна злаків і плодів овочевих культур. Фахівці ставлять перед собою завдання як фундаментального, так і прикладного характеру. Зокрема, мова йде про розробку маркерів для генів, пов'язаних з синтезом пігментних з'єднань - наприклад, каротиноїдів томатів. Від складу цих сполук залежать смак, поживна цінність і тривалість зберігання (лежкість) плодів. Очікується, що в ІЦіГ з Мінська приїде вчений, щоб на базі федерального дослідного центру провести роботи, пов'язані з вивченням тонкої функціональної організації генів пасльонових.
- Зі свого боку ми більшою мірою охоплюємо ту частину проекту, яка стосується злакових рослин, і проводимо серію фізіологічних експериментів по підбору ДНК-маркерів для селекції, - розповідає Олена Хлесткіна.
Вчені встановлюють взаємозв'язок між наявністю певних варіантів генів, що регулюють синтез пігментів, і стійкістю рослин - їх перевіряють на радіорезистентність, а також на здатність переносити посуху і протистояти засолення грунту.
Деякі моделі, що вивчаються в ІЦіГ, паралельно тестуються в Міжнародному центрі поліпшення кукурудзи і пшениці в Мексиці. Якщо з'ясується, що синтез антоціанів в стеблі, листі та інших частинах рослин, підвищує посухостійкість, то відповідні гени почнуть вводити в злакові в проблемних регіонах, щоб підвищити врожайність. Підсумки польових досліджень очікуються через два-три роки, оскільки фахівцям потрібно довести: позитивний результат експериментів можна відтворити.
Подальша фундаментальна мета вчених ІЦіГ - простежити особливості еволюції окремих генів як самої пшениці, так і рослин в цілому, адже біосинтез фенольних сполук є відмінною моделлю для генетичних досліджень. До робіт Олени Хлесткіной проявляють великий інтерес селекціонери з Болгарії та Сербії - можливо, в майбутньому ІЦіГ очікує новий виток міжнародного співробітництва.
Створенням нових сортів планують зайнятися і фахівці Сибірського НДІ рослинництва і селекції. Зокрема, провідний науковий співробітник лабораторії генофонду рослин СібНІІРС доктор сільськогосподарських наук Петро Іванович Степочкин планує спільно з Є. К. Хлесткіной проводити селекцію пшениці полби, яка буде мати забарвлене зерно, багате антиоксидантними сполуками. Підходи по ДНК-діагностики, поставлені в секторі функціональної генетики злаків ІЦіГ, допоможуть щонайменше вдвічі прискорити отримання нових форм цієї зернової культури.
Зараз Олена Хлесткіна і її група готові розвивати ще один цікавий напрям. У співпраці з завідувачами лабораторіями НДІ фізіології і фундаментальної медицини доктором біологічних наук Тамарою Геннадьевной Амстіславской і кандидатом біологічних наук Марією Олександрівною Тихонової планується тестування двох ліній пшениці, що відрізняються за забарвленням зерна. Його будуть додавати до корму для мишей, щоб вивчати старіння і нейродегенеративні захворювання людини -хвороби Паркінсона і Альцгеймера. Експерименти покажуть, чи зможуть природні антиоксиданти, що містяться в пофарбованому зерні, надавати превентивну дію в розвитку цих процесів. Якщо результати будуть позитивними, вчені розроблять рекомендації щодо включення в раціон харчування висівок або висівкового хліба, отриманого з таких сортів пшениці.
Фото надані Оленою Хлесткіной