Для потребителей хлеба и макаронных изделий ключевым становится вопрос качества исходного зерна, поскольку значительная часть важных микроэлементов поступает в организм именно через эти продукты. Учёные Института цитологии и генетики СО РАН продолжают работу над проектом, направленным на создание оздоровительного и безопасного хлеба через изучение генов пшеницы.
Исследователи анализируют коллекции мягкой и твёрдой пшеницы, чтобы охарактеризовать образцы по содержанию минеральных веществ в зерне и по качеству зерна. В фокусе находятся такие микроэлементы, как цинк и железо, дефицит которых связан с развитием анемии, нарушениями когнитивных функций и ряда хронических заболеваний.
В первой части проекта команда провела исследовательский анализ двух крупных коллекций твердой и мягкой пшеницы, включающих российские сорта и рекомбинантные линии, несущие фрагменты ДНК от диких родственников. Специалисты оценили разнообразие сортов и с помощью молекулярно-генетических методов выявили участки генома, отвечающие за повышенное содержание цинка и железа в зерне. В результате были выделены локусы, некоторые происходящие от диких видов, что открывает возможности для их использования в селекционной работе.
Продление гранта позволяет сосредоточиться на ещё одной важной задаче — оценке наличия в зерне опасных тяжелых металлов, особенно кадмия. За последние три года специалисты проанализировали данные по 188 сортам на двух полях в Новосибирской и Самарской областях. В результате была собрана ценная статистика, позволившая выявить образцы, у которых генетика способствует снижению уровня кадмия — наследуемый механизм, представляющий особый интерес для селекционной работы.
По словам руководителя проекта Ирины Леоновой, в прошлом главным критерием для селекционеров являлась урожайность, что зачастую негативно сказывалось на качество зерна. Сегодня акцент сместился в сторону биообогащения или биофортификации — целенаправленного увеличения содержания полезных веществ в сельскохозяйственных культурах посредством подбора и скрещивания определённых сортов.
«Желательно, чтобы зерно, из которого делаются хлеб и макароны, уже содержало необходимые человеку минеральные вещества, витамины и т.п. Это и есть один из инструментов функционального питания», — пояснила исследователь.
Помимо поиска локусов, снижающих уровень кадмия, учёные также сосредоточатся на генах, отвечающих за качество зерна твердых сортов пшеницы. В первую очередь речь идет о белках — глиадинах и глютенинах, которые определяют структуру и кулинарные свойства макаронных изделий. Российские сорта яровой твердой пшеницы практически не изучались с точки зрения этих характеристик.
«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», — сказала Ирина Леонова.
«Важно, чтобы макароны были именно макаронами: сейчас чаще используют мягкую пшеницу, у которой другой белковый состав и хуже структура изделий», — добавила она.
В результате пятилетнего исследования планируется составить подробную характеристику отечественных коллекций твердой и мягкой пшеницы, включающую показатели белка, клейковины, минерального состава и соответствующих генов. На базе полученных данных команда разработает генетические маркеры — специальные «маячки», которые помогут селекционерам целенаправленно подбирать исходный материал для скрещивания, учитывая требования формирующегося рынка функционального питания к хлебу и макаронам: продукты должны быть одновременно более питательными и безопасными для организма.
