Ключевую роль в формировании эластичности, растяжимости и других технологических свойств теста играют глютеновые белки, содержащиеся в пшеничных зернах. На протяжении десятилетий селекционеры уделяли особое внимание высокомолекулярным субъединицам глютенина, которые обеспечивают качество теста и структуру глютена.
Однако изучение генов, отвечающих за синтез белков глютена, остаётся сложной задачей. Они характеризуются высокой повторяемостью, сложной организацией и кластерным расположением в геноме пшеницы. Это затрудняет анализ ключевых геномных регионов, связанных с качеством зерна, а также ограничивает понимание молекулярных и эволюционных основ формирования высококачественной пшеницы и разработку точных селекционных методов.
Прорыв в этой области совершила группа исследователей под руководством Лу Фэя из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук совместно с учёными Шаньдунской академии сельскохозяйственных наук во главе с Чао Синью. Им удалось собрать высококачественный эталонный геном сорта пшеницы Jimai 44, широко используемого в Китае и отличающегося высоким содержанием глютена. Результаты опубликованы в журнале Nature Plants, который также сопроводил работу обзорной статьёй.
Используя Jimai 44, исследователи впервые детально расшифровали структуру локусов глютеновых белков. В сочетании с данными вариаций генома 485 образцов пшеницы и родственных линий была реконструирована эволюционная история формирования качества пшеницы — от одомашнивания и полиплоидизации до распространения по Евразии и современной селекции в Китае.
Анализ показал, что улучшение качества пшеницы не сводится к накоплению отдельных «благоприятных генов». Формирование свойств зерна происходит за счёт высоковариативных генов белков глютена и сложной сети эпистатических взаимодействий между ними.
Полученные данные дают новое понимание трансформации пшеницы в культуру, пригодную для различных направлений пищевой промышленности. Исследование также открывает новые перспективы для селекции, где предлагается учитывать роль низкомолекулярных глютенинов и глиадинов, а также взаимодействие генов в комплексе при создании новых сортов.
