Селекция арахиса получила мощный инструмент для ускоренного выведения сортов с повышенным содержанием масла и более крупными семенами. Международная группа исследователей завершила полное секвенирование геномов шести сортов арахиса, создав безупречный эталон для будущих программ улучшения этой культуры.
Ключевые гены, связанные с признаками масличности и урожайности
Исследование выявило два конкретных гена-кандидата. Ген AhWRI1 связан с разницей примерно в шесть процентных пунктов в содержании масла в семенах (около 48% против 54%). Ген AhGSA1 ассоциирован со значительно более крупными семенами: линии арахиса с одним из его вариантов демонстрировали средний размер семян около 846 граммов на тысячу, по сравнению с 491 граммом у линий с альтернативным вариантом, что означает разницу более 70%. Эти варианты могут служить ДНК-маркерами в традиционной селекции для ускорения разработки улучшенных сортов.
Создание полной карты генома арахиса
В работе, опубликованной в журнале Nature Genetics, ученые секвенировали два диких предка культурного арахиса и четыре культурных сорта, разработав эталонные геномы для двух подвидов, ранее не картированных полностью. Секвенирование от теломеры до теломеры заполнило пробелы, оставшиеся от предыдущих попыток, которые были затруднены сложной генетической структурой арахиса, изобилующей повторяющимися фрагментами ДНК. Затем команда проанализировала ДНК 521 образца, собранного по всему миру, чтобы выявить генетические варианты, связанные с ключевыми агрономическими признаками.
Разнообразие и эволюция генома арахиса
Новые данные показывают, что две половины генома арахиса, унаследованные от двух разных предковых видов, эволюционировали с поразительно разной скоростью. Это проявляется в различиях количества повторяющейся ДНК, изменении формы центромер и частоте структурных изменений. Также был выявлен крупный участок ДНК, присутствующий у всех растений одного подвида (var. hirsuta), но практически отсутствующий у другого (var. hypogea); этот регион содержит гены, связанные с архитектурой растения и метаболизмом липидов, что объясняет некоторые видимые различия между типами арахиса.
Профессор Раджив Варшней, соавтор исследования и директор Центра инноваций в растениеводстве и пищевой промышленности Университета Мердока, пояснил: «Арахис — основной источник пищевого масла и белка для сотен миллионов людей, но с его генетикой работать было сложнее, чем с большинством основных сельскохозяйственных культур. Этот новый геномный ресурс дает селекционерам безупречный эталон для разработки более урожайных и богатых питательными веществами сортов».
Последствия для продовольственной безопасности и научных исследований
Профессор Питер Дэвис, проректор Института будущего продовольствия, отметил жизненно важную роль арахиса в глобальной продовольственной безопасности и его азотфиксирующие свойства, делающие культуру ценным элементом устойчивых севооборотов. Профессор Питер Иствуд, заместитель ректора по исследованиям и инновациям Университета Мердока, подчеркнул, что сборка генома методом T2T для шести сортов арахиса, имеющего четыре набора хромосом, является замечательным достижением, всего через четыре года после аналогичного прорыва с геномом человека.
В состав исследовательской группы вошли ученые из Центра инноваций в растениеводстве и пищевой промышленности Университета Мердока (Австралия), Института сельскохозяйственных наук Пекинского университета, Гуансийской провинциальной академии сельскохозяйственных наук, Шаньдунской академии сельскохозяйственных наук и Чжэцзянского университета (Китай).
