Новый гаплотипный подход повышает точность селекции пшеницы

Исследователи из Центра Джона Иннеса разработали новую методику, которая улучшит поиск генов для этой важнейшей мировой культуры.

Селекция растений — это сборка желаемых комбинаций признаков, определяемых генетической вариацией. Часть этой вариации часто остаётся неизменной между поколениями, и определённые гены наследуются вместе. Эти блоки генов, которые крайне редко разрываются при генетической рекомбинации, называются гаплотипными блоками. Именно эти гаплотипы селекционеры меняют и отбирают у растений для создания новых линий.

В новом исследовании, опубликованном в Communications Biology, группа профессора Кристобаля Уауя показала, что современные платформы, используемые селекционерами, не обеспечивают разрешения, необходимого для различения гаплотипов, что может приводить к неточным решениям в селекции.

Учёные определили общие гаплотипные блоки у 15 сортов мягкой пшеницы, собранных в рамках международного проекта 10+ Wheat Genome Project, результаты которого также опубликованы сегодня в Nature.

В качестве примера применения гаплотипного подхода для улучшения культуры исследователи сосредоточились на конкретном участке генома пшеницы на хромосоме 6A.

Детальные генетические исследования и масштабные полевые эксперименты показали, что британские селекционеры сохраняют множество генов в виде интактного гаплотипа хромосомы 6A для максимизации экспрессии желательных признаков, включая время цветения и урожайность.

Учитывая низкое разнообразие на хромосоме 6A, они протестировали гаплотипный подход для обнаружения и внедрения новых гаплотипов из местных сортов пшеницы (ландрасов), не подвергавшихся современной селекции.

Объединив знания о гаплотипах, генетику и полевые исследования, учёные идентифицировали три новых гаплотипа в ландрасах, ассоциированных с улучшенными продуктивными признаками в условиях Великобритании.

Поскольку этих гаплотипов нет в современном генофонде, они представляют собой новую вариацию, которую можно использовать для повышения урожайности элитных сортов с помощью современных геномных инструментов.

Ведущий автор доктор Джемайма Бринтон отмечает: «Мы использовали строгие критерии, чтобы отличить эти общие гаплотипные блоки от почти идентичных последовательностей. Мы считаем, что такая строгость необходима для улучшения культуры. Селекционный процесс готов претерпеть улучшение в точности и эффективности благодаря гаплотип-ориентированной селекции».

Знания, полученные в исследовании, напрямую влияют на процесс селекции и открытий, позволяя учёным:

• Проводить целенаправленный поиск новых гаплотипов и использовать стратегии селекции для внедрения этого генетического разнообразия в современный генофонд.
• Расставлять приоритеты в исследовательских задачах для понимания биологических функций последовательностей, отобранных селекционерами.
• Проводить более точный отбор родительских линий для максимизации генетического прогресса в селекционных программах.
• Намеренно собирать оптимизированные комбинации гаплотипов.

Чтобы сделать работу более доступной для читателей, учёных и селекционеров, группа разработала новый интерфейс для визуализации гаплотипов: www.crop-haplotypes.com.