Овощная соя - это общий термин для соевых бобов, собранных как овощ, когда семена заполнены на 80–90 % ширины стручка, а стручки и семена имеют ярко-зеленый цвет. Овощная соя стала популярным продуктом в Азии из-за ее нежного вкуса, аромата и высокой пищевой ценности. Для развития рынка в мировом масштабе необходимо улучшить текстуру семян овощной сои, избавившись от твердости. Китайским ученым удалось определить ключевой ген для манипуляции этим признаком.
Текстура семян является важным фактором сенсорной оценки овощной сои, который может влиять на жевательность и вкусовые качества овощной сои. Потребители в разных регионах мира имеют разные предпочтения относительно текстуры овощной сои. В Китае предпочитают семена с мягкой текстурой, в Африке – с умеренной твердостью, но которые не нужно долго пережевывать, в Японии любят семена с хрустящей текстурой, а в США, похоже, предпочитают овощную сою с маслянистой текстурой и вкусом. В целом, чрезмерно твердая текстура и трудности с пережевыванием часто снижают потребительское восприятие овощной сои и препятствуют развитию этого рынка.
По сравнению с другими культурами, такими как пшеница и рис, исследования твердости семян сои находятся в зачаточном состоянии, особенно в отношении овощной сои. В настоящее время исследования твердости семян овощной сои сосредоточены только на относительно макроскопической сенсорной оценке и факторах влияния. Выяснение регуляторного механизма твердости семян овощной сои требует углубленного исследования.
Развитие и созревание сои можно разделить на вегетативные стадии роста (V) и репродуктивные стадии роста (R). Репродуктивные стадии роста состоят из восьми подразделений, которые имеют числовые обозначения R1 (начало цветения), R2 (полное цветение), R3 (начало стручка), R4 (полный стручок), R5 (начало семени), R6 (полное семя), R7 (начало зрелости) и R8 (полная зрелость). Овощные соевые бобы собирают, когда они еще незрелые, между репродуктивными стадиями R6 и R7.
В исследовании команды китайских ученых (Ключевая лаборатория биологии и генетики улучшения сои, Министерство сельского хозяйства / Биологическая селекционная лаборатория Чжуншань (ZSBBL) / Национальная инновационная платформа по селекции сои и интеграции промышленности и образования / Государственная ключевая лаборатория генетики сельскохозяйственных культур и улучшения и использования зародышевой плазмы / Сельскохозяйственный колледж, Нанкинский сельскохозяйственный университет) был определен ген-кандидат для селекционных программ по улучшению потребительских качеств овощной сои.
В этом исследовании твердость семян 216 сортов и местных сортов из 26 провинций Китая измеряли на стадии R6 в течение трех лет. В 2014, 2015 и 2016 годах 216 образцов сои были высажены в естественных условиях на сельскохозяйственной исследовательской ферме Цзянпу, Нанкин, Китай. Выращивание проводилось по рандомизированной полной блочной схеме с тремя повторениями. Десять стручков были собраны на стадии R6 для проверки твердости семян.
Для дальнейшего анализа были отобраны два местных сорта сои со стабильной разницей в твердости семян в различных средах - Niumaohuang (NMH, Информационная система зародышевой плазмы китайских культур, регистрационный номер ZDD00610) и сорт с высокой твердостью семян Pixiansilicao (PXS, Информационная система зародышевой плазмы китайских культур, регистрационный номер ZDD03741). Эти два сорта высадили в 2018 году.
Разница в твердости между NMH и PXS была значительной на стадии S3, которая представляла собой позднюю стадию R5 (начало семени), и достигла максимума на стадии S4 (это соответствует стадии R6 (полное семя) репродуктивных физиологических стадий сои, которая также является периодом сбора урожая овощной сои. Как физическое свойство семян, твердость в значительной степени зависит от химического состава семян. Растворимые сахара, такие как сахароза, глюкоза и фруктоза, способствуют сладости овощной сои.
Ученые провели анализ РНК-Seq для семян указанных двух сортов сои со стабильными, но разными фенотипами твердости семян. Используя парные сравнения и анализ сети взвешенной коэкспрессии генов (WGCNA), был выявлен основной молекулярный механизм различия твердости семян на транскрипционном уровне.
Фото: Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae084.
Ген GmSWEET2 оказался критически важным регулятором твердости семян. Для подтверждения ученые создали линии сверхэкспрессии и нокаут-мутанты гена-кандидата, регулирующего твердость семян, GmSWEET2, в сое. Манипулирование геном дало возможность изменить соотношение различных компонентов семенного вещества и снизить твердость семян на стадии R6, как и предполагалось.
Исследователи подчеркивают, что открытие роли гена GmSWEET2 в твердости семян дает ценную информацию для селекционеров сои. Манипулируя этим геном, возможно создавать сорта сои с индивидуальной текстурой семян, чтобы соответствовать различным предпочтениям потребителей, повышая рыночную привлекательность.
Таким образом, это исследование прокладывает путь для селекционных программ, направленных на улучшение качества и потребительского признания овощной сои. Идентификация GmSWEET2 и других ключевых генов предлагает новые цели для генетической модификации, позволяя разрабатывать сорта сои с оптимизированной твердостью семян, таким образом, обслуживая разнообразные мировые рынки.
По статье группы авторов (Конгконг Ван, Цзяньюй Линь, Юаньпэн Бу, Жуйдонг Сан, Ян Лу, ДжунИ Гай, Хань Син, На Го, Цзиньмин Чжао), опубликованной в журнале Horticulture Research.
Фото: Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae084.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.