Локализован ген, отвечающий за синюю кожуру сливы
Цвет плодов сливы определяется наличием и накоплением антиоксидантного пигмента антоциана, синтез которого регулируется генами MYB10. Исследователи из Центра исследований в области сельскохозяйственной геномики (CRAG) и Института агропродовольственных исследований и технологий (IRTA) обнаружили конкретный ген, определяющий цвет кожуры японской сливы. В исследовании, опубликованном в журнале Frontiers in Plant Science, команда показала, что геном сливы содержит несколько копий генов MYB10, а вариации ДНК в одной из этих копий приводят к наличию антоцианов в кожуре (синий или красный цвет) или их отсутствию (желтый или зеленый оттенок).
Японская слива, ценимая за сочность, — самый распространённый на рынке сорт для свежего потребления. Испания — один из крупнейших её производителей в ЕС, основные регионы выращивания — Эстремадура, Андалусия и Мурсия. Это исследование предоставляет высокоэффективный инструмент для раннего отбора окрашенных и неокрашенных плодов в селекционных программах японской сливы. Это достижение соответствует целям Международного года овощей и фруктов ООН, направленным на повышение эффективности пищевых систем и продвижение здорового питания.
Антоцианы: больше, чем просто цвет
Красные и синие оттенки цветов и плодов обусловлены антоцианами — группой антиоксидантных пигментов, которые усиливают опыление и защищают растения от световых повреждений и обезвоживания. Включение этих антиоксидантов в рацион связывают с противораковым и противовоспалительным эффектами, а также с профилактикой сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и ожирения.
Яблоки, груши, персики, абрикосы, сливы, вишни и клубника (все из семейства Rosaceae) считаются источником антоцианов, содержащихся в их кожуре и мякоти. Поскольку цвет плодов сильно влияет на выбор потребителя и питательную ценность, существует значительный интерес к селекции этих культур для получения новых сортов с разнообразной окраской, одновременно усиливая их пользу для здоровья.
Фокус на японской сливе
Среди культур семейства Rosaceae японская слива демонстрирует наибольшее разнообразие цвета плодов — от лишённых антоцианов зеленых и желтых до красных, фиолетовых или синих. «Предыдущие исследования показали, что синтез и накопление антоцианов регулируется генами MYB10. Соответственно, анализ этих генов у различных сортов японской сливы оказался отличной моделью для понимания того, как определяется цвет плода», — отмечает Арнау Фиол, аспирант CRAG и первый автор статьи.
«В этом исследовании мы изучили гены MYB10 у ряда сортов японской сливы и обнаружили, что они очень изменчивы. Неожиданно мы выяснили, что у некоторых сортов есть три копии одного из генов MYB10, что усложняет анализ вариаций цвета сливы», — объясняет Мария Хосе Арансана, исследователь IRTA в CRAG. «Изучив наследование этих вариантов генов, мы смогли определить, какие их комбинации связаны с наличием (красный/синий) или отсутствием (зеленый/желтый) антоцианов в кожуре», — добавляет она.
Ускорение разработки новых сортов
Новые сорта плодовых деревьев получают в селекционных программах путем скрещивания и изучения сотен или тысяч потомков в поисках желаемого признака (например, более синей сливы) при соблюдении строгих стандартов качества. От первого скрещивания до регистрации нового сорта может пройти 10–20 лет, так как деревья начинают плодоносить только через 3–4 года и должны пройти несколько тщательных оценок.
«В нашей работе мы идентифицировали варианты генов, которые вызывают накопление или отсутствие антоцианов в кожуре японской сливы. Это означает, что, просто изучив ДНК сеянцев, мы можем эффективно предсказать цвет кожуры плодов сразу после прорастания, что позволяет быстро отбраковать все сеянцы, которые дадут зеленые плоды. Благодаря такому раннему скринингу для получения желаемого нового сорта сливы, богатого антоцианами, потребуется меньшая площадь выращивания и меньше ресурсов (водных, питательных, фитосанитарных и человеческих), что принесет экономическую и экологическую выгоду», — указывает Арансана.
Надежный молекулярный маркер для раннего отбора окрашенных и неокрашенных японских слив, разработанный в этом исследовании, может эффективно использоваться в селекционных программах. Предсказание на уровне сеянцев цвета плодов, которые растения дадут через 3–4 года, значительно сокращает и оптимизирует селекционный процесс. Поскольку механизм, лежащий в основе вариаций цвета плодов, консервативен в семействе Rosaceae, этот инструмент открывает promising перспективы для отбора по цвету, определяемому антоцианами, у других родственных видов, имеющих агрономическое значение.