Редкий утраченный аллель, повышающий содержание белка в семенах сои, идентифицирован

Исследовательская группа под руководством профессора Хоу Синляна из Южно-Китайского ботанического сада Китайской академии наук использовала полногеномный поиск ассоциаций (GWAS) для идентификации редкого аллеля, контролирующего содержание белка в семенах и утраченного в процессе одомашнивания сои.

Результаты были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences 30 октября.

Одомашнивание диких растений в сельскохозяйственные культуры стало прорывом в истории человечества, однако ключевые полезные признаки часто теряются в этом процессе. Соя — хороший пример. Современные сорта сои имеют более низкое содержание белка в семенах (30%–40%), чем их дикие предки — дикая соя (Glycine soja), которая обычно содержит 50%–60% белка. Поскольку соя (Glycine max [L.] Merr.) является основным источником растительного белка для кормов и питания человека, повышение содержания белка в семенах — критически важная цель для сельскохозяйственных исследований.

В рамках этой работы китайские исследователи стремились понять, какие гены ответственны за высокое содержание белка в семенах у диких предков сои — вопрос, на который не было полного ответа. Для этого они провели GWAS по содержанию белка в семенах в естественной популяции сои. В результате был идентифицирован редкий природный аллель гена Protein Contributor 08 (PC08) у дикой сои, который повышает уровень белка в семенах, но был утрачен в процессе одомашнивания.

Функциональный анализ дополнительно прояснил роль PC08 в накоплении запасных белков. Природный вариант PC08, обнаруженный у дикой сои, включает короткую инсерцию в промоторной области (PC08^Ins), которая усиливает экспрессию гена. Это повышенная экспрессия увеличивает уровень абсцизовой кислоты (ABA) в семенах и в конечном итоге способствует накоплению запасных белков.

Анализ популяционной генетики подтвердил, что высокобелковый гаплотип PC08^Ins встречается исключительно у дикой сои и не был сохранён при одомашнивании. Чтобы проверить его потенциал, исследователи интрогрессировали PC08^Ins в культивируемый сорт сои Хэй Нун 35. Полученные в результате беккроссные растения сои показали значительное увеличение содержания белка в семенах, что демонстрирует потенциал PC08 для молекулярной селекции, направленной на улучшение этого признака.