Международный консорциум секвенировал весь геном твердой пшеницы — источник манной крупы для макарон, основного продукта питания для населения мира, согласно статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Genetics .

Команда также обнаружила, как значительно снизить уровни кадмия в зерне твердой пшеницы, обеспечивая безопасность и пищевую ценность зерна посредством селекционного размножения .

«Эта новаторская работа приведет к появлению новых стандартов для выращивания твердой пшеницы и безопасности продуктов, полученных из твердой пшеницы, проложив путь для производства сортов твердой пшеницы, лучше адаптированных к климатическим задачам, с более высокой урожайностью, улучшенным качеством питания и улучшенной устойчивостью», сказал Луиджи Каттивелли из Совета Италии по сельскохозяйственным исследованиям и экономике (CREA).

Геном твердой пшеницы в четыре раза больше человеческого генома . Команда впервые собрала полный геном высококачественного сорта Svevo.

«Теперь мы можем изучить гены , их порядок и структуру, чтобы составить план, который дает возможность понять, как работают гены и общаться друг с другом», — сказал селекционер пшеницы Кертис Позняк из Университета Саскачевана (США). «С этим планом мы теперь можем быстро работать над выявлением генов, которые отвечают за признаки, которые мы выбираем в наших программах разведения, таких как урожайность, устойчивость к болезням и пищевые свойства».

В исследовании приняли участие более 60 ученых из семи стран. Работа координировалась Каттивелли и включала в себя соответствующих авторов Позняка из USask и Клауса Майера из Центра Гельмгольца в Мюнхене (Германия), а также исследователей Альдо Чериотти и Лучано Миланези из Национального исследовательского совета Италии CNR и Роберто Тубероса из Университета Университета. Болонья (Италия).

«Теперь мы можем видеть различные сигнатуры ДНК, которые были настолько важны для эволюции и размножения твердой пшеницы, что позволяет нам понять, какая комбинация генов является движущей силой конкретной сигнатуры, и поддерживать эти целевые области генома для будущего улучшения селекции», «сказал Марко Маккаферри, ведущий автор рукописи.

Пшеница из твердых сортов, в основном используемая в качестве сырья для производства макарон и кускуса, произошла из дикой пшеницы Эммер и была признана выдающейся культурой примерно 1500-2000 лет назад в районе Средиземноморья.

Команда сравнила последовательность твердой пшеницы с ее диким родственником и смогла выявить гены, которые люди выбирали на протяжении веков. Ученые обнаружили потерю геномного разнообразия в твердой пшенице по сравнению с ее родственником дикой пшеницей, и они смогли составить карту этих областей потери и точно восстановить полезные гены, потерянные в течение столетий размножения.

«В отличие от человека, пшеница твердой пшеницы является так называемым полиплоидом и содержит два генома. Как эти геномы взаимодействуют и координируют свою деятельность, является фундаментальным вопросом, который также может влиять на качество и урожайность продуктов питания», — сказал Майер.

В захватывающем генетическом открытии команда USask Позняка вместе с учеными Университета Альберты Грегори Тейлором и Нилом Харрисом определили ген твердой пшеницы, ответственный за накопление кадмия, токсичного тяжелого металла, обнаруженного во многих почвах.

«Теперь, когда мы определили этот ген, мы можем эффективно выбирать сорта, которые не накапливают значительный кадмий в зерне — уровни значительно ниже стандартов Всемирной организации здравоохранения, что обеспечит более безопасную с точки зрения питания продукцию из твердой пшеницы», — сказал Позняк.

Пшеница твердой пшеницы в основном выращивается в Канаде, Европе, Соединенных Штатах и ​​Южной Азии и остается основной культурой для небольших ферм в Северной и Восточной Африке, а также на Ближнем Востоке.

Поскольку макароны являются основным продуктом для населения мира, отрасли промышленности требуют больше твердой и более качественной твердой пшеницы.

«Наличие высококачественной последовательности генома этой твердой пшеницы позволяет нам лучше понять генетику белков глютена и факторы, которые контролируют питательные свойства манной крупы. Это поможет улучшить качества макаронных изделий», — сказал Чериотти.

«Выбор новых сортов твердой пшеницы с более высоким потенциалом урожайности, а также улучшенными качественными и питательными свойствами имеет решающее значение для нашего будущего благополучия, особенно в условиях изменения климата. Наличие последовательности генома твердой мозговой оболочки является важным инструментом для достижение этих целей и обеспечивает стратегический мост между биоразнообразием диких прародителей и хлебной пшеницы «.