Ученые нашли в дикой сое утраченный ген, повышающий содержание белка

Китайские ученые под руководством профессора Хоу Синляна из Южно-Китайского ботанического сада Академии наук Китая идентифицировали редкий аллель, который контролирует содержание белка в семенах сои и был утрачен в процессе одомашнивания этой культуры.

Характеристики трансгенной сои PC08. Автор: Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2508709122

Результаты их исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences 30 октября.

Одомашнивание диких растений стало прорывом в истории человечества, однако в этом процессе часто терялись ключевые полезные признаки. Соя является ярким примером. Современные сорта сои имеют более низкое содержание белка в семенах (30–40%) по сравнению с их дикими предками — дикой соей (Glycine soja), которая обычно содержит 50–60% белка. Поскольку соя (Glycine max [L.] Merr.) является основным источником растительного белка для кормов животных и питания человека, повышение содержания белка в семенах представляет собой критически важную цель для сельскохозяйственных исследований.

В рамках этой работы китайские исследователи хотели понять, какие гены ответственны за высокое содержание белка в семенах диких предков сои — вопрос, на который до сих пор не было полного ответа. Для этого ученые провели полногеномный поиск ассоциаций (GWAS) содержания белка в семенах в естественной популяции сои. В ходе этой работы они выявили редкий природный аллель гена Protein Contributor 08 (PC08) в дикой сое, который повышает уровень белка в семенах, но был утрачен в процессе одомашнивания сои.

Функциональный анализ дополнительно прояснил роль PC08 в накоплении запасных белков. Природная вариация PC08, обнаруженная в дикой сое, включает короткую вставку в его промоторной области (PC08^Ins), которая усиливает экспрессию гена. Это повышенное выражение гена увеличивает уровень абсцизовой кислоты (ABA) в семенах и в конечном итоге способствует накоплению запасных белков.

Анализ популяционной генетики подтвердил, что высокобелковый гаплотип PC08^Ins встречается исключительно у дикой сои и не сохранился в процессе доместикации. Чтобы проверить его потенциал, исследователи ввели PC08^Ins в культивируемый сорт сои под названием Хэй Нун 35. Полученные в результате обратного скрещивания растения сои показали значительное увеличение содержания белка в семенах, демонстрируя, что PC08 обладает потенциалом для молекулярной селекции, направленной на улучшение белкового состава семян сои.

Интересный факт: Соя является одной из древнейших культур, возделываемых человеком — ее начали выращивать в Китае еще 5000–7000 лет назад. Сегодня она остается важным источником растительного белка во всем мире, а Китай является одним из крупнейших производителей и потребителей сои в мире.

Больше информации: Shu Liu et al, A natural allele of PC08 lost in domestication contributes to soybean seed storage protein accumulation, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2508709122