Исследователи из Университета Седжон (Южная Корея), разработали высококачественную сою с улучшенной окислительной стабильностью, сниженным содержанием насыщенных жиров и повышенным содержанием жирных кислот в семенах.
Команда под руководством Хён Ук Ким, профессора кафедры биопромышленной инженерии Университета Седжон, создала линию сои, содержащую до 90,2% олеиновой кислоты, используя технологию редактирования генов CRISPR/Cas9. Этот показатель является рекордно высоким для соевых бобов и позволяет производить улучшенное масло.
Результаты исследования опубликованы в журнале Plant Biotechnology Journal.
Обычное соевое масло содержит приблизительно 20% олеиновой кислоты и относительно высокое содержание линолевой и линоленовой кислот. Хотя эти полиненасыщенные жирные кислоты важны с точки зрения питания, наличие множества двойных связей делает их восприимчивыми к окислению. Следовательно, вкус и качество соевого масла может ухудшаться при высокотемпературной обработке или длительном хранении.
Олеиновая кислота — это мононенасыщенная жирная кислота, более устойчивая к нагреву и окислению. Поэтому соевое масло с высоким содержанием олеиновой кислоты обеспечивает улучшенную стабильность при хранении, более длительный срок службы при жарке, а также сокращает необходимость замены и утилизации масла. Эти свойства делают его ценным для домашнего использования, ресторанов и пищевой промышленности.
Недавно разработанная соя сочетает в себе очень высокое содержание олеиновой кислоты со значительно сниженным содержанием насыщенных жиров, что повышает ее потенциал в качестве источника более здорового и стабильного пищевого масла.
Исследователи одновременно редактировали гены семейств FAD2 и FATB. Ферменты FAD2 превращают олеиновую кислоту в линолевую, тогда как ферменты FATB способствуют производству и накоплению насыщенных жирных кислот. Поскольку геном сои подвергся дупликации, он содержит несколько генов с перекрывающимися функциями. Поэтому редактирования только одного или двух основных генов часто недостаточно для достижения желаемого состава масла.
Для решения этой задачи команда отредактировала основные гены, экспрессирующиеся в семенах: GmFAD2-1A и GmFAD2-1B, а также GmFAD2-2B, GmFAD2-2C и GmFATB1a. Были выращены и оценены на протяжении нескольких поколений линии сои, несущие различные комбинации этих изменений.
Удаление GmFAD2-1A и GmFAD2-1B повысило уровень олеиновой кислоты примерно до 83%. Комбинированное внесение изменений в FAD2-2 и FATB1a увеличило этот уровень до 90,2%. В то же время содержание линолевой и линоленовой кислот снизилось до менее 1%, а содержание насыщенных жирных кислот уменьшилось более чем на 40% по сравнению с диким типом.
Для понимания масштаба: в обычном соевом масле содержание олеиновой кислоты составляет всего около 20%, а в оливковом масле (которое считается эталоном полезности) — около 70–80%. Разработка профессора Хён Ук Кима фактически превращает сою в суперфуд с точки зрения жирнокислотного состава.
У некоторых сортов с высоким содержанием олеиновой кислоты также наблюдалось увеличение общего содержания жирных кислот на 7–24%. Анализ 805 отдельных семян дополнительно выявил положительную корреляцию между концентрацией олеиновой кислоты и общим накоплением жирных кислот.
Экспрессия генов DGAT и PDAT, непосредственно участвующих в синтезе масла, не увеличивалась последовательно. Вместо этого, экспрессия гена SDP1, основного фермента, ответственного за расщепление запасенного масла во время созревания семян, снижалась в линиях с высоким содержанием олеиновой кислоты. Также были изменены гены, участвующие в метаболизме фосфатидной кислоты. Поэтому исследователи предположили, что изменения в составе жирных кислот могут подавлять расщепление липидов, позволяя большему количеству масла сохраняться в зрелых семенах. Для непосредственной проверки этого механизма потребуются дальнейшие исследования.
«В этом исследовании выявлена эффективная комбинация генов FAD2 и FATB для одновременного увеличения содержания олеиновой кислоты и снижения содержания чувствительных к окислению и насыщенных жирных кислот. После дальнейшей оценки урожайности и агрономической стабильности эти материалы могут способствовать разработке высококачественных сортов сои для производства пищевого масла и помочь наладить внутреннее производство высокоолеинового сырья», — сказал Ким.
Редактирование генов позволяет точно воспроизводить генетические изменения, аналогичные тем, которые возникают в результате естественной мутации или традиционной селекции, без сохранения чужеродной ДНК в конечном растении.
Тем не менее, в Корее геномно отредактированные культуры по-прежнему подлежат регулированию. Научно обоснованная и эффективная система утверждения, при сохранении надлежащей оценки безопасности пищевых продуктов и окружающей среды, могла бы ускорить их практическое применение и способствовать повышению конкурентоспособности корейской семенной промышленности, производству сельскохозяйственной продукции с более высокой добавленной стоимостью и снижению зависимости Кореи от импорта высокоолеиновых масел.
Данное исследование предоставляет ценный селекционный материал и новую стратегию для улучшения как качества, так и количества масла, хранящегося в семенах сельскохозяйственных культур.
Источник: agroxxi.ru
