Анализ разнообразия почти 80 000 образцов пшеницы выявил новые возможности для селекции

21.09.2020

Оказалось, что большая часть генетического разнообразия в местных разновидностях пшеницы еще ни разу не применялась в селекции.

Команда ученых из международного Центра улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYТ) завершила один из крупнейших генетических анализов, когда-либо проводившихся для любой сельскохозяйственной культуры, чтобы найти желаемые черты в обширном и неизученном разнообразии пшеницы. 

Исследователи, работающие над инициативой Seeds of Discovery (SeeD), направленной на содействие эффективному использованию генетического разнообразия кукурузы и пшеницы, генетически охарактеризовали 79 191 образец пшеницы из банков зародышевой плазмы Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT) и Международного центра сельскохозяйственных исследований в засушливых регионах ((ICARDA). 

Ученые провели широкомасштабное генотипирование и анализ разнообразия для двух типов пшеницы, выращиваемых во всем мире - хлебной и макаронной пшеницы - и 27 известных диких видов. 

Пшеница является наиболее широко выращиваемой культурой в мире, ее годовой объем производства превышает 600 миллионов тонн. Примерно 95% произведенного зерна соответствует мягкой пшенице, а оставшиеся 5% - твердой или макаронной пшенице. 

Основная цель исследования состояла в том, чтобы охарактеризовать генетическое разнообразие международных коллекций CIMMYT и ICARDA, которые считаются крупнейшими в мире. 

Ученые стремились понять это разнообразие путем картирования генетических вариантов, чтобы определить полезные гены для селекции пшеницы. 

Результаты показывают четкие биологические группировки в составе хлебной пшеницы и позволяют предположить, что большая часть генетического разнообразия, присутствующего в местных разновидностях, не использовалась для создания новых высокоурожайных, устойчивых и питательных сортов. 

«Анализ образцов мягкой пшеницы показывает, что относительно небольшая часть разнообразия, имеющегося в староместных представителях культуры, заимствована для современной селекции, и это дает возможность найти неиспользованные ценные вариации для создания новых сортов из этих староместных разновидностей», - сказала Каролина Сансалони, специалист по высокопроизводительному генотипированию и секвенированию в CIMMYT, глава научной группы. 

Исследование также показало, что генетическое разнообразие твердой пшеницы лучше представлено в современных сортах по сравнению с мягкой. 

Ученые нанесли на карту геномные данные, полученные в результате генотипирования образцов пшеницы, чтобы точно определить физическое и генетическое положение молекулярных маркеров, связанных с характеристиками, которые присутствуют в обоих типах пшеницы и у диких родственников этой культуры. 

В среднем 72% полученных маркеров размещены на трех молекулярных справочных картах, и около половины из них находятся в регионах с разновидностями, имеющими ценные для селекции гены, устойчивость к жаре и засухе, потенциальная урожайность и содержание белка. 

Данные, инструменты анализа и визуализации исследования находятся в свободном доступе для научного сообщества для продвижения исследований и селекции пшеницы во всем мире.

Источник: eurekalert.org