Разгадана загадка гена, придающего зернам ячменя голубую окраску

Ученые Новосибирского государственного университета определили, какой ген отвечает за накопление в колосьях ячменя соединений с антиоксидантными свойствами – так называемых антоцианов, придающих зерну голубой цвет. Об этом сообщила пресс-служба вуза.

Ученые исследовали ген HvMyc2, чтобы подтвердить его взаимосвязь с голубой окраской ячменя. Они выяснили, что для окрашенных зерновиков характерен вариант этого гена, на определенном участке которого отсутствует вставка одного нуклеотида. При этом она сохраняется в зернах обычного цвета.

«Компьютерный анализ показал, что именно она [вставка нуклеотила] нарушает рамку считывания гена, то есть делает его нефункциональным. В таком случае ген HvMyc2 просто не работает. Соответственно, зерна такого растения не получают голубой окраски и не обладают уникальными антиоксидантными свойствами», – рассказала лаборант Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова и Института цитологии и генетики СО РАН Татьяна Зыкова.

При этом она отметила, что в некоторых неокрашенных растениях этот ген все-таки работает. И специалисты решили проверить, как редактирование гена HvMyc2 влияет на цвет ячменя и на выработку в нем антоцианов. Для этого они удалили в неокрашенном ячмене вставку того самого нуклеотида, сделали голубую версию гена и наблюдали, появится ли цветная окраска в зернах неокрашенных сортов.

Сначала они не видели изменений – даже с модифицированным геном зерна оставались стандартной окраски. Однако антиоксиданты накапливаются в алейроновом слое зерна. А над ним находятся еще лемма, перикарп и оболочка.

Поэтому ученые сняли верхние слои с модифицированных зерен и обнаружили внутри голубые вкрапления, что свидетельствовало о накоплении антоцианов. На неокрашенных зернах, у которых ген HvMyc2 не был изменен, таких точек не оказалось. 

«Из данного факта можно сделать вывод, что существует явная связь между голубой окраской зерна и функцией данного гена, и спровоцированная нами мутация действительно приводит к тому, что запускается синтез антоцианов и их накопление у ячменя, зерно которого было не окрашено. В данном исследовании была продемонстрирована возможность использования технологии генного редактирования для повышения питательной ценности зерен ячменя за счет увеличения содержания антоцианов. Это позволит создавать зерновые культуры, обогащенные полезными для здоровья человека биологически активными соединениями», — объяснила Татьяна Зыкова.

НГУ — участник программы «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты».