Новосибирск
Novosibirsk
р.п. Краснообск, Новосибирская область
Krasnoobsk, Novosibirsk region
Новосибирск
Novosibirsk
Недостаток потребления микро- и макроэлементов и витаминов в продуктах питания, который затрагивает более двух миллиардов человек на земном шаре, негативно сказывается на здоровье и приводит к развитию хронических заболеваний. Одним из источников полезных нутриентов является пшеница, которая обеспечивает пищевой энергией большинство населения мира. Создание современных высокоурожайных сортов привело к значительному обеднению минерального состава зерна и сокращению потребления минералов через продукты питания. Биофортификация – активно развивающееся направление, основной целью которого является улучшение питательных качеств сельскохозяйственных культур с помощью комплекса классических и современных методов. К числу основных технологий, используемых в программах биофортификации пшеницы, можно отнести традиционную селекцию, включающую методы гибридизации и отбора, современную селекцию с дополнительным привлечением методов картирования генов/QTL и биоинформатического анализа, трансгенез, мутагенез и геномное редактирование. Успехи в создании биообогащенных сортов были достигнуты в рамках различных международных программ, финансируемых HarvestPlus, CIMMYT, ICARDA, с помощью традиционной селекции и агрономических методов. Несмотря на перспективность методов трансгенеза и геномного редактирования для создания биообогащенных культур, они требуют значительных инвестиционных вложений и трудозатратны, поэтому данные технологии применительно к пшенице находятся в стадии разработки и не имеют пока практического выхода. В последние годы интерес к биообогащению пшеницы возрос в связи с успехами в области картирования генов и QTL для хозяйственно важных признаков. Разработка новых маркеров на основе результатов секвенирования генома пшеницы и привлечение биоинформатических методов анализа (GWAS, meta-QTL) расширили информацию по контролю признаков, определяющих содержание минералов в зерне, и выявили ключевые гены-кандидаты. В данном обзоре описано современное состояние исследований в области генетической биофортификации пшеницы в мире и в России. Приведены сведения об использовании гермоплазмы культурных и дикорастущих родственников для расширения генетического разнообразия современных сортов пшеницы.
Low intake of micro- and macroelements and vitamins in food negatively affects the health of more than two billion people around the world provoking chronic diseases. For the majority of the world’s population, these are soft and durum wheats that provide beneficial nutrients, however their modern high-yielding varieties have a significantly depleted grain mineral composition that have reduced mineral intake through food. Biofortification is a new research trend, whose main goal is to improve the nutritional qualities of agricultural crops using a set of classical (hybridization and selection) methods as well and the modern ones employing gene/QTL mapping, bioinformatic analysis, transgenesis, mutagenesis and genome editing. Using the classical breeding methods, biofortified varieties have been bred as a part of various international programs funded by HarvestPlus, CIMMYT, ICARDA. Despite the promise of transgenesis and genome editing, these labor-intensive methods require significant investments, so these technologies, when applied to wheat, are still at the development stage and cannot be applied routinely. In recent years, the interest in wheat biofortification has increased due to the advances in mapping genes and QTLs for agronomically important traits. The new markers obtained from wheat genome sequencing and application of bioinformatic methods (GWAS, meta-QTL analysis) has expanded our knowledge on the traits that determine the grain mineral concentration and has identified the key gene candidates. This review describes the current research on genetic biofortification of wheat in the world and in Russia and provides information on the use of cultivated and wild-relative germplasms to expand the genetic diversity of modern wheat varieties.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.