Коллектив ученых из Сколтеха, Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур имени В. С. Пустовойта (ВНИИМК), основанного на базе Сколтеха стартапа «Ойл Джин» и других организаций нашли новые маркеры, которые помогут ускорить селекцию подсолнечника с высоким содержанием олеиновой кислоты. Открытие упростит производство полезного высокоолеинового подсолнечного масла.

Результаты исследования представлены в журнале PLOS One. Подсолнечные масла делятся на несколько видов. Высокоолеиновое масло обладает большой устойчивостью к термоокислению и содержит мало насыщенных жирных кислот. Такое масло рекомендуют использовать для жарки, так как оно не образует опасные для здоровья трансжиры и имеет нейтральный вкус. Олеиновая кислота помогает снизить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. По своим свойствам высокоолеиновое подсолнечное масло похоже на оливковое.

«Сырье для производства высокоолеинового масла получают с помощью селекции. Обычно селекционеры сначала проводят скрещивание высокоолеинового родителя с низкоолеиновым, чтобы внедрить этот признак. На следующем этапе высевают потомство на экспериментальных участках и отбирают высокоолеиновое потомство на основании сложных биохимических тестов в лабораториях. Это долгий процесс. Мы разработали два набора ДНК-маркеров для ускоренной селекции подсолнечника с высоким содержанием олеиновой кислоты, позволяющие определить высокоолеиновое потомство еще на этапе формирования семянки в родительской корзинке. Теперь благодаря этим маркерам можно сразу предсказывать признак высокоолеиновости с помощью экспресс ДНК-теста и отбирать их», — объясняет первый автор исследования Рим Губаев, выпускник Сколтеха.

Исследователи скрестили линии подсолнечника с мутацией высокоолеиновсти и без нее и затем разрезали каждую семянку из потомства пополам. Из первой половины выделили небольшое количество масла и определили содержание олеиновой кислоты с помощью газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием. Из второй половины — части с зародышем — вырастили новое растение, из которого выделили ДНК и расшифровали ее с помощью высокопроизводительного секвенирования.

«На основе данных секвенирования мы создали генетические карты и провели картирование, которое позволило выявить генетические маркеры, связанные с содержанием олеиновой кислоты. Данные маркеры будут запатентованы Сколтехом совместно со стартапом „Ойл Джин“, основанным на базе Сколтеха. Результаты лягут в основу разработки экспресс ДНК-тестов для селекционных компаний», — рассказывает соавтор исследования, генеральный директор компании «Ойл Джин» и выпускник Сколтеха Алина Чернова.

Исследование также позволило получить новые фундаментальные результаты. Ученые впервые обнаружили транслокацию в геноме культивируемого подсолнечника — перемещение крупных участков хромосом растения. Ранее транслокация была описана только при скрещивании различных видов диких подсолнечников.

«Помимо транслокации, мы показали, что ген признака высокоолеиновости может быть представлен двумя аллелями — рецессивной и доминантной. Раньше считалось, что ген высокоолеиновости может быть только доминантным. Мы обнаружили его рецессивную версию», — отмечает соавтор исследования, младший научный сотрудник Проектного центра агротехнологий Сколтеха Степан Болдырев.

Ученые активно применяют научные результаты и в своей предпринимательской деятельности. Рожденная в Сколтехе компания «Ойл Джин», основателями которой являются соавторы исследования, помогает сельскому хозяйству с помощью генетических технологий.

«Результаты нашей совместной работы с ВНИИМКом лягут в основу разработки решений для ускоренной селекции подсолнечника, которые позволят снизить финансовые и временные затраты на создание сортов и гибридов. С одной стороны, на базе найденных нами маркеров будет разработан экспресс ДНК-тест, позволяющий определить наличие признака высокого содержания олеиновой кислоты у подсолнечника прямо в поле. С другой — маркеры можно будет включить в NGS-панель для определения качества масла у подсолнечника по нескольким признакам, по аналогии с панелями на генетические заболевания человека. Коммерциализация наших разработок будет осуществляться в рамках стартапа „Ойл Джин“, основанного на базе Сколтеха», — прокомментировала Чернова.

Компания «Ойл Джин» занимается поиском генетических маркеров сельскохозяйственно важных признаков культурных растений, разрабатывает подходы для ускоренной селекции, предоставляет генетическую и биоинформатическую поддержку для процессов селекции и разрабатывает подходы геномной селекции. Поиск решений происходит с помощью технологии секвенирования следующего поколения и высокопроизводительного генотипирования.

Команда обладает компетенциями в области генетики растений, маркерной селекции, фитопатологии, молекулярной биологии и биоинформатики. В рамках предшествующих научных проектов командой были найдены генетические маркеры полезных сельскохозяйственных признаков для ускоренной селекции подсолнечника, рапса и сои и была разработана тест-система для определения гибридности сои и тест-система для определения устойчивости подсолнечника к заразихе. Целевой рынок «Ойл Джина» — селекционные компании и агрохолдинги.