Австралийские ученые разгадали секрет, который много лет не давал покоя производителям овса.

Оказалось, все дело в масле — вернее, в его количестве внутри зерна. Австралия — второй в мире экспортер овса, но высокое содержание масла в зерне создает проблемы при переработке. Оно снижает эффективность помола и мешает создавать новые продукты, особенно такие востребованные, как овсяная мука или растительные белки.

Исследователи из Университета Южной Австралии, Южно-Австралийского института исследований и развития (SARDI) и Университета Аделаиды объединились, чтобы понять биологические процессы, отвечающие за образование масла в овсе. Они изучили два современных сорта, используя специальные методы визуализации, чтобы отследить, как масло накапливается в процессе развития зерна. Затем применили передовые технологии «омикс» — липидомику и протеомику. Это позволило проанализировать, как вырабатываются липиды и белки, и понять ключевые механизмы формирования зерна, в том числе и те, что связаны с синтезом масла.

Подробности опубликованы в издании International Journal of Biological Macromolecules.

Результаты работы четко показали, какие механизмы определяют количество масла в овсяном зерне. Эти данные помогут в выведении новых сортов овса с естественно низким содержанием масла. Это повысит эффективность помола и откроет новые возможности для всей цепочки поставок овса.

Кандидат наук Университета Южной Австралии Даррен Лау объясняет, что нынешние методы удаления масла неэффективны, и селекция маломасличных сортов поможет росту индустрии.

Масло можно удалить из частично переработанных хлопьев с помощью сверхкритического диоксида углерода перед дальнейшим помолом, но этот способ сложный и дорогой, — говорит он. — Выведение сортов с низким содержанием масла — это экономически эффективный подход, но он требует глубокого понимания процесса. Вот где наше исследование играет ключевую роль. Наш анализ выявил несколько ключевых ферментов, участвующих в синтезе масла, которыми можно управлять на генетическом уровне, чтобы снизить его содержание.

Снижение содержания масла может также открыть новые возможности в таких секторах, как производство овсяной муки и альтернативных белков, что значительно укрепит позиции Австралии на рынке. Экономический потенциал этих возможностей огромен. Например, в 2022 году в мире произвели двадцать шесть миллионов метрических тонн овса, что поставило его на седьмое место среди злаков по объему производства.

Уменьшение количества масла в овсе улучшит его переработку и универсальность, поставив его в один ряд с традиционными злаками, такими как ячмень, кукуруза, пшеница и рис, и далее стимулируя рост индустрии.

Результаты исследования уже использует консорциум по качеству зерна овса при Корпорации исследований и развития в области зерновых культур (GRDC). Цель — улучшить пригодность овса для помола и разработки пищевых ингредиентов и напитков. В рамках консорциума продолжается дополнительная работа, которая будет опираться на выводы исследования для дальнейшего руководства селекцией, направленной на снижение содержания масла.

Консорциум сейчас работает с более крупной и разнообразной группой сортов овса, чтобы в дальнейшем исследовать молекулярные маркеры и распределение питательных веществ, в частности масла, — говорит Лау. — Мы также изучаем один из ключевых ферментов, подтвержденных в этом исследовании, чтобы определить, может ли его изменение или удаление снизить содержание масла и как это повлияет на рост растения.

Руководитель проекта в SARDI доктор Дженин Крозер говорит, что исследование предоставляет дополнительные доказательства ключевых pathways, участвующих в биосинтезе овсяного масла.

Эта работа дает важное понимание биологических механизмов, лежащих в основе сортовых различий в производстве масла в развивающихся зернах овса, — говорит доктор Крозер. — Мы ожидаем, что разработка линий с низким содержанием масла повысит эффективность процесса помола муки и потенциально приведет к новым способам использования овса. Поскольку спрос на растительные продукты растет, мы anticipate, что исследования консорциума помогут вывести Австралию на передний край инноваций в области овса — поддерживая фермеров, переработчиков и экспортеров.

Реальная польза этого исследования носит сугубо прикладной и экономический характер. Понимание биологических триггеров синтеза масла позволяет перейти от дорогостоящих и неэффективных технологических процессов его удаления (вроде экстракции сверхкритическим CO2) к управлению этим признаком на уровне селекции. Это прямой путь к снижению себестоимости переработки и увеличению выхода готовой продукции (той же муки) с тонны зерна. Для аграриев это означает больший доход с гектара, для переработчиков — более дешевое и предсказуемое сырье, а для рынка в целом — ускоренное развитие сегмента продуктов на основе овса (растительное молоко, протеины, мука), так как исчезнет ключевое технологическое препятствие. В долгосрочной перспективе это укрепление конкурентных позиций всего австралийского агроэкспорта.

Основное замечание касается масштабируемости лабораторных выводов в поле. Исследование идентифицировало ключевые ферменты, манипуляция которыми может снизить содержание масла. Однако в статье не затрагиваются потенциальные плейотропные эффекты подобных генетических манипуляций. Масла и жирные кислоты — критически важные компоненты для развития самого растения, его устойчивости к стрессам и болезням. Резкое их снижение без компенсаторных механизмов может привести к получению хрупкого, низкоурожайного сорта, который будет проигрывать традиционным по агрономическим характеристикам, сводя на нет всю экономическую выгоду от низкого содержания масла. Исследование делает первый важный шаг, но следующий — комплексная оценка влияния таких изменений на жизнеспособность растения в полевых условиях — будет гораздо сложнее и потребует лет полевых испытаний.

Ранее российские ученые создали уникальную базу данных сельхозугодий.