Новосибирские учёные нашли способ убрать из злаков опасные металлы

Сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН научились выявлять сорта пшеницы, богатые железом и цинком, и теперь готовятся «отключать» гены, накапливающие кадмий.

От урожайности к пользе

Проект, поддержанный Российским научным фондом, посвящен изучению коллекций мягкой и твердой пшеницы. Главная задача, сообщили в институте, — отобрать материал, пригодный для селекции новых сортов с высоким содержанием микроэлементов и лучшим качеством зерна.

Как объяснила корреспонденту Сиб.фм руководитель проекта, ведущий научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, д.б.н. Ирина Леонова, речь идёт о цинке и железе. Дефицит этих веществ напрямую связан с анемией, когнитивными нарушениями и хроническими заболеваниями. Учёные напоминают: значительную часть этих веществ человек получает именно из хлеба, булочных и макаронных изделий, поэтому важно, чтобы исходное зерно было богато полезными компонентами.

Ранее селекционеры гнались за урожайностью, что часто шло в ущерб качеству. Сейчас акцент смещается в сторону сознательного повышения содержания полезных веществ за счёт подбора и скрещивания нужных 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», — объяснила Ирина Леонова.

В первой части проекта команда Леоновой проанализировала две большие коллекции мягкой и твердой пшеницы, включая российские сорта и линии с фрагментами ДНК от диких сородичей. Ученые нашли участки генома, отвечающие за накопление цинка и железа. Эти локусы теперь могут использовать селекционеры.

Химия на тарелке

Продление гранта позволило перейти к еще более острой теме — токсичным тяжелым металлам в зерне. В фокусе внимания оказался кадмий.

«Опасны любые тяжелые металлы. Если уровень содержания свинца или хрома можно регулировать агротехническими приемами, то для кадмия важно найти генотипы, которые генетически снижают его накопление в зерне», — рассказала Ирина Леонова.

До сих пор работ такого масштаба по российским сортам твердой пшеницы никто не делал. За три года ученые ИЦиГ СО РАН проанализировали 188 сортов, высаженных в Новосибирской и Самарской областях. Итогом стала статистика и выделение образцов, чей собственный геном снижает содержание кадмия. Это наследуемый механизм, и он крайне важен для будущей селекции.

Чтобы макароны оставались макаронами

Параллельно исследователи сосредоточатся на генах, отвечающих за качество зерна твердой пшеницы, а именно — на белках глиадинах и глютенинах, определяющих структуру и кулинарные свойства макаронных изделий. Российские сорта яровой твердой пшеницы по этому параметру до сих пор почти не изучались.

«Важно, чтобы макароны были именно макаронами: сейчас чаще используют мягкую пшеницу, у которой другой белковый состав и хуже структура изделий», — пояснила Ирина Леонова.

Итогом работы станет детальная характеристика отечественных коллекций по содержанию белка, клейковины, минеральному составу и связанным с ними генам. На основе этих данных команда создаст генетические «маячки» (маркёры). Селекционеры смогут осознанно выбирать материал для скрещивания под запрос рынка функционального питания. В перспективе наработки позволят сделать привычный хлеб и макароны одновременно более полезными и безопасными для здоровья.