Ученые Новосибирского Академгородка разгадали загадку гена, придающего голубую окраску зернам ячменя. Подробностями поделилась пресс-служба Новосибирского госуниверситета.
Сегодня во всем мире активно исследуют генетический контроль синтеза биоактивных соединений с антиоксидантными свойствами – например, флавоноидов, и в том числе антоцианов – водорастворимых пигментов растений, придающих им голубой цвет. При попадании в организм человека с пищей данные соединения инактивируют активные формы кислорода, способствуют нормализации липидного обмена, что позволяет снизить риск развития ряда хронических заболеваний.
Задача ученых состояла в том, чтобы подтвердить взаимосвязь функции гена HvMyc2 с голубой окраской зерновки ячменя. В ходе исследований в окрашенных зерновках был выявлен вариант (аллель) гена, на определенном участке которого отсутствовала вставка одного нуклеотида. В неокрашенных зернах такая вставка была.
Компьютерный анализ показал, что именно она 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.
С помощью направленного мутагенеза ученые провели исправление рамки считывания гена HvMyc2, в результате им удалось на сортах ячменя с неокрашенными зерновками создать мутантные образцы с удалением одного нуклеотида в гене HvMyc2. Важно, что та же версия данного гена встречается и в окрашенных сортах. Исследователи удалили в неокрашенном ячмене вставку того самого нуклеотида, сделали голубую версию гена и посмотрели, появится ли голубая окраска в зернах неокрашенных сортов.
Изначально исследователи не увидели у мутантных версий растений голубой окраски зерен, поскольку она связана с накоплением антоцианов в алейроновом слое зерна ячменя. Но оболочка этих зерен состоит из множества слоев, и алейроновый слой – не наружный. Над ним находятся еще три — лемма, перикарп и оболочка. Поэтому разница в оттенках зерен, подвергшихся изменениям, и зерен из контрольной группы растений визуально не была заметна. Она стала очевидной, когда ученые вручную с помощью пинцета сняли три верхних оболочки и под микроскопом осмотрели алейроновый слой зерен растений. На них были явно видны голубые точки, что свидетельствовало о накоплении антоцианов. На неокрашенных зернах, у которых ген HvMyc2 не был изменен, таких точек не оказалось.