17 February 2022, 2:59

Генетики выяснили происхождение различных линий российского льна

Российские генетики и биоинформатики изучили происхождение различных сортов льна и рассмотрели гены, определяющие их свойства. Анализ ДНК растений показал, что российские сорта могут быть родом как из Юго-Восточной Европы, так и из Индо-Афганского региона, однако современный генофонд сформировался в основном усилиями крестьянской селекции. Результаты, которые могут помочь в разработке новых улучшенных сортов льна с заданными признаками, опубликованы в журнале Frontiers in Plant Science. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

Генетики выяснили происхождение различных линий российского льна

Лен (Linum usitatissimum) — одна из первых одомашненных человеком культур, известная еще со времен неолита. Из семян масличного льна, богатых витаминами, ненасыщенными жирными кислотами и минеральными веществами делают масло и муку. Содержащиеся в семенах белки полезны для иммунной и сердечно-сосудистой систем. На основе льняного масла делают краски, линолеумы, мыло, чернила и другие товары, а из волокон производят ткани, одежду, звуко- и теплоизолирующие материалы, а также прочные и легкие высокотехнологичные композиты. Все это полностью оправдывает латинское название льна, которое можно перевести как «очень полезный».

«Уже в четвертом тысячелетии до нашей эры из льняных тканей шили летнюю одежду на обширной территории — от Багдада до Британии. Фаланги Александра Македонского завоевали Индию в композитных панцирях — линотораксах, сделанных на основе льняного полотна. Какие именно сорта использовались тогда — мы не знаем, возможно, археогеномика когда-нибудь ответит на этот вопрос. Однако известно, что разновидности льна, используемые для получения волокна, так называемые долгунцы, появились в Восточной Европе значительно позднее. В конце XIX века выращивание льна-долгунца и производство льняных волокон сосредоточилось в России, где использовались кряжи — сорта народной селекции с длинными и прочными волокнами», — поясняет руководитель проекта по гранту РНФ Мария Самсонова, доктор биологических наук, руководитель Научно-исследовательской лаборатории математической биологии и биоинформатики и профессор Высшей школы прикладной математики и вычислительной физики СПбПУ.

Ранее предполагалось, что кряжи происходят от сортов льна, произраставших в Юго-Восточной Европе. С другой стороны, высказывалась гипотеза и об их происхождении от диких разновидностей из Индо-Афганского региона. Чтобы выяснить, где правда, ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (Санкт-Петербург) секвенировали и проанализировали ДНК растений из Федерального центра лубяных культур (Торжок) — одной из лучших мировых коллекций льна, включающей сорта из Евразии с большой долей российских местных сортов. Исследование показало, что гипотезы не взаимоисключающие, и в генофонде кряжей можно найти следы и тех, и других предковых линий.

Многие сорта, выведенные в прошлом, до сих пор используются для получения растений с заданными свойствами, и очень важно знать структуру генофонда льна. Еще одним белым пятном в истории селекции льна-долгунца является вопрос о генетическом вкладе российских кряжей в современные сорта. В научной литературе в качестве «прародителей» современных сортов указываются разновидности из Восточной Европы. Глубокое исследование вопроса показало, что вклад кряжей в генотипы современных сортов существенно больше, чем от сортов старой селекции из других регионов мира: 42% против европейских 22% и азиатских 14%.

«Наши исследования показали непротиворечивость обеих гипотез о происхождении разновидностей российского льна, — отметила Мария Самсонова. — Как оказалось, российские кряжи и местные сорта льна-долгунца содержат в своем геноме примеси как от азиатских популяций из Индии и Пакистана, так и от популяций льна из Западной Европы. Кроме того, при изучении кряжей мы увидели значительную популяционную дифференциацию между морфотипами масличных и волокнистых культур, а также картировали геномные регионы, затронутые недавними селекционными работами».

Коммерческое выращивание культуры в России имеет долгую историю, и одно время русский лен был одним из основных экспортных продуктов Империи. Раскрывающие ее исследования позволяют реконструировать историю окультуривания и распространения вида по планете, а также использовать эти знания в создании новых высококонкурентных сортов.

Source:  Пресс-служба РНФ

News article publications

Read also

Разработана единая платформа для данных о работе генов
Ученые МФТИ разработали единую платформу Shambhala, объединяющую данные разных платформ моделей экспрессии генов человека при сохранении их биологических свойств. Эти данные широко используются в функциональной геномике и молекулярной медицине. Стандартизация профилей открывает возможности для всестороннего сравнения характеристик, связанных с заболеваниями и разработкой новых вакцин и лекарств.
Bioinformatics
Data analysis
Genetics
24 September 2023
Биотехнологи обнаружили ранее неизвестные повторы в геноме бактерий
Эти повторы представляют собой определенный код, который наложен на существующий из аминокислот. Используя его, ученые надеются эффективнее управлять продуктивностью полезных микроорганизмов
Bioinformatics
Genetics
Microbiology
New techniques
17 July 2023
Биологи нашли потенциальные мишени для персонифицированной терапии глиомы
Отдельные виды глиом требуют специализированных препаратов, нацеленных на обмен веществ и двигательную активность клеток — в дополнение к традиционным средствам, разрушающим структуры хромосом
Bioinformatics
Genetics
Oncology
19 April 2023
Обновлена база моделей характерных последовательностей в ДНК
Международная группа ученых сделала большое обновление HOCOMOCO — базы моделей нуклеотидных последовательностей участков ДНК, связывающих транскрипционные факторы, созданной в 2013 году.
Computer science
Data analysis
Genetics
19 February 2024
Раскрыты особенности структурной и регуляторной эволюции генов человека
Ученые Сеченовского Университета и МФТИ впервые в мире сравнили скорость регуляторной и структурной эволюции отдельных генов, а также целых молекулярных путей, в которые вовлечены продукты многих генов. Исследование открыло ранее неизвестные особенности молекулярной эволюции генов человека, что впоследствии послужит основной для новых разработок, в том числе в поиске путей лечения различных заболеваний.
Evolution
Evolutionary biology
Genetics
Molecular Biology
7 February 2024
Раскрыто, что некоторые белки помогают вирусам проникнуть в бактериальную клетку
Белки семейства ArdA помогают вирусам проникнуть в бактериальную клетку, приняв образ ее ДНК. Проведя фундаментальные исследования, ученые Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ и НИЦ «Курчатовский институт» показали, что такие белки не только подавляют защиту клеток, но и регулируют целый ряд других клеточных процессов. Результаты исследования заложили основу для будущих прикладных работ в области генной терапии.
Bacteriology
Genetics
Virology
31 January 2024