19 декабря 2024
В Университете «Сириус» разработают инновационную технологию генетического редактирования гороха, повышающую его питательную ценность
Ученые из Научно-технологического университета «Сириус» работают над созданием технологии генетического редактирования бобовых культур. В рамках проекта «Оптимизация трансформации и регенерации Pisum sativum с помощью результатов, полученных на модельном объекте Medicago truncatula», поддержанного Российским научным фондом, специалисты определят гены гороха, значимые для успешного выращивания растений в лабораторных условиях. Это поможет получать пищевые продукты с высокой питательной ценностью при низких затратах на производство.
Горох – ценный источник пищевого белка и одна из важнейших сельскохозяйственных культур во всем мире. Потенциально бобовые культуры способны частично заместить мясные продукты в рационе населения, однако реализация подобных проектов связана с рядом трудностей. Главная из них заключается в том, что растительный белок не содержит всех незаменимых питательных веществ, которые человек получает, употребляя мясную пищу. Решить эту проблему можно с помощью генетических модификаций растения, «заставив» его тем самым вырабатывать все необходимые нашему организму вещества. Ученые Университета «Сириус» намерены проанализировать возможность таких изменений и на их основе создать новые сорта гороха с высокой пищевой ценностью.
При генетическом редактировании ученые вводят в ткани растения генетическую/векторную конструкцию, изменяющую гены, способные придать растению новые полезные свойства. За этим следует стадия регенерации, то есть процесс развития полноценного организма из отредактированных клеток. Ученые проводят такие эксперименты в пробирке, в искусственных условиях. Именно этот этап является самым сложным в работе специалистов. Природные механизмы регуляции развития растения формировались в ходе эволюции очень долгое время. Поэтому, оказавшись в искусственной среде, растение начинает вести себя не так, как если бы оно развивалось в естественных условиях. В чем именно будут заключаться отличия, науке до конца не известно. Работая над разрешением этого вопроса, биотехнологи из Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус» выявят гены, управляющие процессом регенерации гороха, и определят наиболее удачные для регенерации модифицированного растения условия.
Для этого биологи намерены сравнить гены, регулирующие регенерацию, у гороха и люцерны. Это близкородственные бобовые культуры. Если ученым удастся найти и в том, и в другом растении сходные гены, стимулирующие процесс регенерации, то это будет означать, что обнаруженный механизм распространен среди бобовых и пригоден для дальнейшего изучения. Кроме того, в эксперименте планируется снабдить модифицированные клетки особым цветовым маркером. В результате чего некоторые ткани уже полноценного растения, выросшего в пробирке из одной клетки, будут окрашены в красный цвет, и их будет видно невооруженным глазом. Так ученые смогут понять, в каких именно органах гороха модификация состоялась.
Ученые планируют проанализировать не менее 20 сортов гороха на предмет их пригодности к генетической модификации, направленной на повышение питательных свойств продукта.
«Разработанная технология позволит с легкостью изменять генотипы бобовых для улучшения различных признаков, в том числе направленных на повышение питательных свойств продукта. Например, “научить” их синтезировать аминокислоты, не вырабатывающиеся в организме человека. Они очень важны для питания, потому что содержатся преимущественно в продуктах животного происхождения. Наша технология позволит получать эти вещества из растительной пищи», – рассказывает специалист-исследователь направления «Биология и биотехнология растений» Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус» Элина Поценковская.
Помимо этого, полученные данные также помогут узнать больше о природе других бобовых культур, родственных гороху и люцерне. И в дальнейшем перенести результаты исследований на эти растения.