Учёные расшифровали геном хмеля, что важно для пивоваров и медиков
Исследователи из Университета штата Орегон и Министерства сельского хозяйства США значительно расширили понимание генома хмеля. Это открытие имеет важные последствия для пивоваренной промышленности и учёных, изучающих потенциальную медицинскую пользу хмеля.
«Эта работа уникальна своей способностью повлиять на несколько различных областей», — сказал Дэвид Хендрикс, доцент кафедры биохимии и биофизики. — Если вы говорите с любителями пива, они будут в восторге от пивоваренной стороны. Если вы говорите с медицинским сообществом, они будут в восторге от фармацевтического потенциала».
Результаты изложены в статье, только что опубликованной в журнале The Plant Genome. Хендрикс и Джон Хеннинг, генетик хмеля из USDA, являются соавторами-корреспондентами.
Спрос на хмель резко вырос в последние годы с ростом индустрии крафтового пива, подпитываемого такими сортами, как индийский пейл-эль, в которых используется много хмеля. Это заставляет пивоваров искать новые сорта. С лучшим пониманием генома хмеля учёным будет легче выводить новые сорта с такими качествами, как различные вкусовые профили или устойчивость к болезням, поражающим растения хмеля.
«Это действительно широко открывает двери для селекции хмеля на молекулярном уровне, — сказал Хеннинг. — Теперь мы гораздо лучше понимаем, как контролируются признаки и какие гены в этом участвуют».
Соединения, содержащиеся в хмеле, также всё больше интересуют медицинских исследователей. Например, учёные из Орегона показали, что ксантогумол, природный флавоноид, содержащийся в хмеле, может помочь в борьбе с раком и метаболическим синдромом. Знание большего о генах хмеля и их регуляции создаёт потенциал для лучшего понимания производства соединений и поиска других соединений хмеля, которые могут улучшить здоровье людей.
Хмель относится к семейству растений Cannabaceae, в которое также входят конопля и марихуана. В опубликованной статье исследователи из Орегона обнаружили в геноме хмеля структуры генов, похожие на каннабидиоловую кислоту синтазу (CBDAS), которая производит предшественник структуры КБД — соединения в растениях каннабиса, популярность которого в последние годы резко возросла из-за его потенциальной пользы для здоровья.
Исследователи подчеркнули, что их открытие не обязательно означает, что хмель производит КБДА, но оно поднимает вопросы о потенциале идентификации новых генов, участвующих в производстве различных соединений, связанных со вкусом или терапевтической пользой, и о возможности обнаружения новых соединений в хмеле.
Исследователи секвенировали геном сорта Каскад, разработанного Службой сельскохозяйственных исследований USDA в 1960-х годах и считающегося одним из сортов, способствовавших запуску движения крафтового пива. Это второй по распространённости сорт хмеля в США сегодня.
США являются ведущей страной-производителем хмеля в мире, а Вашингтон, Орегон и Айдахо составляют почти все посевные площади хмеля в США. В 2019 году производство хмеля в США стоило более 600 миллионов долларов.
Другие учёные пытались секвенировать геном хмеля, но их успех был ограничен, потому что он большой — по размеру похож на геном человека — и сложный, сказал Хендрикс. Текущее исследование стало возможным отчасти благодаря новой технологии секвенирования и сборки генома, разработанной Pacific Biosciences of California.
«Предыдущие геномы были в основном разбиты, — сказал Хендрикс. — Они секвенировали множество генов, но это были изолированные островки генома, и они не получали полного контекста того, что происходило на этих островках. Нам удалось раскрыть более полную и непрерывную геномную последовательность».