Новые маркеры ускорят селекцию подсолнечника для полезного масла
Исследователи из Сколтеха, ВНИИ масличных культур им. В.С. Пустовойта, стартапа OilGene и других организаций обнаружили новые генетические маркеры, которые ускорят селекцию подсолнечника с высоким содержанием олеиновой кислоты и улучшат производство полезного масла. Исследование опубликовано в PLOS ONE.
Высокоолеиновое подсолнечное масло более устойчиво к термическому окислению, содержит мало насыщенных жирных кислот, имеет нейтральный вкус и не содержит вредных трансжиров. Олеиновая кислота снижает риск сердечных заболеваний. По свойствам это масло схоже с оливковым.
Как ускорить селекцию
Традиционный процесс селекции высокоолеинового подсолнечника трудоёмок: после скрещивания растений необходимо вырастить потомство, собрать семена и провести сложные биохимические тесты в лаборатории.
«Мы разработали два набора маркеров для ускоренной селекции. Они помогут выявить высокоолеиновое потомство на стадии формирования семени в корзинке родительского растения. Теперь этот признак легче найти и отобрать с помощью быстрого ДНК-теста», — поясняет первый автор, выпускник Сколтеха Рим Губаев.
Методология исследования
Учёные скрестили две линии подсолнечника — с мутацией высокого содержания олеиновой кислоты и без неё. Каждое семя разрезали пополам:
- Из одной половины экстрагировали немного масла и определяли содержание олеиновой кислоты методом газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием.
- Из второй половины с зародышем выращивали новое растение, извлекали ДНК и проводили высокопроизводительное секвенирование.
На основе данных секвенирования были построены генетические карты и проведено картирование, которое выявило генетические маркеры, ассоциированные с содержанием олеиновой кислоты. Сколтех и OilGene подадут патент на эти маркеры.
Фундаментальные открытия
Исследование также принесло новые фундаментальные результаты:
- Обнаружена транслокация в геноме культурного подсолнечника — перемещение крупных хромосомных участков. Ранее транслокация описывалась только при скрещивании разных видов дикого подсолнечника.
- Показано, что ген высокоолеиновости может быть представлен двумя аллелями — рецессивным и доминантным. Ранее считалось, что этот ген может быть только доминантным.
Практическое применение и коммерциализация
Результаты уже используются в бизнесе через стартап OilGene, основанный авторами исследования в Сколтехе.
Маркеры лягут в основу двух решений:
- Быстрый ДНК-тест для идентификации высокоолеинового признака непосредственно в поле.
- NGS-панель для определения качества подсолнечного масла по ряду характеристик — по аналогии с панелями для диагностики генетических заболеваний человека.
«Наши результаты сократят финансовые и временные затраты на создание новых сортов и гибридов подсолнечника. Мы планируем коммерциализировать их в стартапе OilGene», — заключает соавтор исследования, CEO OilGene и выпускница Сколтеха Алина Чернова.
Компания OilGene специализируется на поиске генетических маркеров хозяйственно-полезных признаков растений, разработке подходов для ускоренной селекции и внедрении методов геномной селекции, используя технологии секвенирования нового поколения (NGS) и высокопроизводительного генотипирования.