Новое исследование раскрывает генетику метаболизма риса

Крупномасштабное исследование метаболических соединений в зернах риса, проведенное учеными из Центра наук о растениях RIKEN (PSC) и их коллегами, выявило 131 метаболит риса и прояснило генетические и средовые факторы, влияющие на их производство. Результаты открывают естественный путь для биоинженерии улучшенных сортов риса путем селективного увеличения выработки полезных метаболитов, что повышает питательную ценность сельскохозяйственных культур.

Питательная ценность риса определяется типами и количествами содержащихся в нем метаболитов, на которые сильно влияют генетические факторы и факторы окружающей среды. Ключевую роль здесь играют локусы количественных признаков (QTL) — участки ДНК, связанные с уровнем метаболитов. Однако сложность задачи заключается в том, что на уровни метаболитов влияют множество различных QTL, а также среда.

Для решения этой проблемы исследователи из PSC совместно с коллегами из Национального института агробиологических наук (NIAS) проанализировали метаболомные QTL (mQTL) риса, используя современные методы масс-спектрометрии. Анализ 85 экспериментальных линий риса, специально выведенных для QTL-анализа и собранных в 2005 и 2007 годах, дал 759 сигналов метаболитов. Из них команда идентифицировала 131 метаболит (включая аминокислоты, липиды и флавоноиды) и обнаружила в общей сложности 801 mQTL в геноме риса.

Наиболее важным открытием стало то, что хотя на уровни большинства метаболитов в основном влияют факторы окружающей среды, генетика иногда может играть более сильную роль:

• Скоординированный контроль аминокислот был связан с "горячей точкой" mQTL на хромосоме 3.
• Изменчивость уровней флавоноидов была связана с генетическими факторами.

Опубликованные в The Plant Journal, эти результаты обещают более быстрые и эффективные методы селекции риса и являются важным шагом на пути к улучшению питания.