"Ученые обнаружили способ создания ячменя с голубой окраской зерна через генную редакцию"

Ученые стремятся разработать сорта пшеницы и ячменя с определенными свойствами, что вызвало необходимость выяснить, сможет ли их неокрашенная зерновая культура получить желаемые характеристики при редактировании гена, отвечающего за голубой цвет зерна. В Институте цитологии и генетики СО РАН было проведено несколько исследований в этой области.

Студентка магистратуры Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета, лаборант Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова и ИЦИГ СО РАН Татьяна Зыкова выступила на 14-й Международной мультиконференции «Биоинформатика регуляции и структуры геномов / системная биология», BGRS/SB, с докладом «Восстановление функции гена Hv Myc2, отвечающего за голубую окраску зерна ячменя, с помощью направленной модификации».

Конференция проходила в Новосибирском государственном университете, а Татьяна Зыкова является членом научной группы в секторе функциональной генетики злаков ИЦИГ СО РАН.

Елена Панфило, пресс-служба НГУ.

«Наша задача состояла в том, чтобы подтвердить связь между функцией гена HvMyc2 и голубой окраской зерновки ячменя. Во время исследований в окрашенных зерновках был обнаружен вариант (аллель) гена, на котором отсутствовала вставка одного нуклеотида. В неокрашенных зернах такая вставка была. Компьютерный анализ показал, что она нарушает рамку считывания гена и делает его нефункциональным. Ген HvMyc2 просто не работает. Соответственно, зерна такого растения не получают голубой окраски и не обладают антиоксидантными свойствами. Однако, наши исследования показали, что в некоторых случаях этот ген оставался рабочим, но голубая окраска не возникала. Поэтому мы решили проверить, как удаление одного нуклеотида в нефункциональном гене HvMyc2 у сорта ячменя с белым зерном повлияет на его окраску», - рассказала Татьяна Зыкова.

Путем направленного мутагенеза ученые внесли изменения в рамку считывания гена HvMyc2, что позволило им создать мутантные образцы ячменя с неокрашенными зернами, в которых был удален один нуклеотид в этом гене. Аналогичная версия данного гена также присутствует в окрашенных сортах ячменя. Исследователи удалили вставку этого нуклеотида в неокрашенном ячмене, создали голубую версию гена и проверили, появится ли голубая окраска в зернах неокрашенных сортов.

Изначально мутантные растения не проявили голубую окраску в зернах, так как этот цвет связан с накоплением антоцианов в алейроновом слое ячменного зерна. Однако оболочка этих зерен состоит из нескольких слоев, и алейроновый слой не является наружным. Выше него находятся лемма, перикарп и оболочка. Поэтому визуально разница в оттенках между зернами, подвергшимися изменениям, и зернами из контрольной группы не была заметна. Она стала очевидной только после удаления трех верхних слоев пинцетом и исследования алейронового слоя зерен под микроскопом. На них были видны голубые точки, свидетельствующие о накоплении антоцианов. В неокрашенных зернах с неизмененным геном HvMyc2 таких точек не наблюдалось.

Татьяна Зыкова пояснила, что этот факт подтверждает связь между голубой окраской зерна и функцией гена. Учеными была успешно запущена синтез антоцианов и их накопление в ячмене, ранее не имеющем окраски, путем проведения мутации. Это открывает возможности для применения генной редактирования с целью повышения питательной ценности ячменных зерен за счет увеличения содержания антоцианов. Такая технология позволит создавать зерновые культуры, богатые биологически активными веществами, полезными для здоровья человека.

Источник и фото: пресс-служба НГУ. Автор: Елена Панфило.