Дикие картофели повышают содержание кальция для улучшения качества клубней

Темные пятна или пустоты в разрезе картофеля, вероятно, являются результатом дефицита кальция в клубне, и уровень кальция генетически связан с качеством картофеля.

Эти дефекты нежелательны как для потребителей, так и для производителей чипсов и картофеля фри. Помимо внешних изъянов, такие клубни более склонны к гниению.

Большинство культивируемых сортов картофеля имеют естественно низкий уровень кальция. Исследователи из USDA-ARS и Университета Висконсин-Мэдисон, включая Шелли Янски, Джона Бамберга и Дживана Палту, обратились к дикому картофелю. Их цель — вывести новые сорта с высоким содержанием кальция.

Многие дикие родственники картофеля до сих пор произрастают в Южной Америке. Это означает, что культурные растения в том регионе часто обмениваются генами с дикими видами. «Так они продолжают эволюционировать по мере изменения климата или распространения болезней и вредителей, — говорит Янски. — Но (в США) мы изолировали наш картофель от этой среды. Когда мы хотим улучшить наши сорта, нам приходится вводить новые гены от этих диких родственников».

Эти дикие виды — неоценимый ресурс для ученых. «Если вы поедете туда и будете ехать вдоль дорог, вы увидите эти сорные дикие растения, растущие на обочинах и полях, — говорит Янски. — Всякий раз, когда мы искали какой-либо признак у диких видов картофеля, мы могли его найти».

Так произошло и с поиском картофеля с высоким содержанием кальция. Команда обнаружила дикий картофель с содержанием кальция почти в семь раз выше, чем у обычного сорта.

Следующей задачей было выделить признак высокого содержания кальция. Янски и ее коллеги скрестили картофель с высоким и низким содержанием кальция. В полученных поколениях был обнаружен «молекулярный маркер» — определенный паттерн в естественной ДНК растения. Этот паттерн привел исследователей к гену, ответственному за признак кальция.

«Обнаружение этого маркера позволит нам — и другим селекционным программам — быстрее добиться прогресса в выведении растений картофеля с высоким содержанием кальция в клубнях, — говорит Янски. — Раньше это было сложно и отнимало много времени. Нужно выращивать всю популяцию, собирать клубни, а затем анализировать их на искомый признак — в данном случае уровень кальция. Это долгий и трудоемкий процесс».

Типичная селекционная программа выращивает и оценивает до 100 000 сеянцев ежегодно. На выведение конкретного сорта сельскохозяйственной культуры уходит от 10 до 15 лет.

Однако процесс упрощается при наличии известных молекулярных маркеров. «Мы можем собрать ДНК с сеянцев и проверить наличие этих молекулярных маркеров, — говорит Йонг Сук Чунг, первый автор исследования. — Если маркер присутствует, вы отбираете эти сеянцы и экономите огромное количество времени и труда».

Исследование Янски опубликовано в журнале Crop Science.