Расшифровка генетического прошлого пшеницы и перспективы для селекции

Международная команда ученых из Австралии и Китая получила бесценную генетическую и геномную информацию в рамках самого масштабного на сегодняшний день проекта по секвенированию и сборке генома пшеницы.

Исследование, опубликованное в Nature, отвечает на важнейшие вопросы об эволюции пшеницы и служит трамплином для создания будущих геномных референсов и глобальных селекционных программ.

Проект, совместно возглавляемый учеными из Центра инноваций в области сельскохозяйственных культур и продовольствия (CCFI) Университета Мердока, Китайской академии сельскохозяйственных наук (CAAS) и Китайского сельскохозяйственного университета (CAU), длился четыре года. Его итогом стала сборка 17 референсных геномов пшеницы и идентификация 250 000 структурных вариаций, определяющих адаптацию к окружающей среде, устойчивость к болезням и пищевые предпочтения.

Всестороннее исследование, включающее репрезентативные сорта пшеницы за последние 70 лет, дало широкий спектр новых знаний: от влияния пшеницы на пищевые привычки и культуру до понимания эволюции генома и перехода культуры от яровой к озимой.

Крайне важно, что ученые также определили гены, ответственные за новую устойчивость к болезням и адаптацию к окружающей среде. Эта критическая информация обеспечит будущую эффективность селекционных программ.

Ключевые открытия:

• Эволюция и климат: Пшеница эволюционировала из полностью яровой культуры в ту, что может процветать зимой. Этот сдвиг тесно связан с изменением климата за последние 100 лет.
• «Мертвая зона» генома: Генетическая область, ранее считавшаяся «мертвой зоной», играет важную роль в дифференциации сортов. Накопление структурных вариаций в проксимальной области центромеры значительно снижает количество кросс-рекомбинаций между сортами, что поможет ускорить интеграцию полезных генов вокруг центромер.
• Культура и гены: Гены, ответственные за твердость пшеницы, напрямую повлияли на пищевые привычки и культуру в Китае, включая предпочтения и методы приготовления пищи.
• Важность хромосомы 1RS: Для австралийской пшеничной индустрии особенно ценны данные по хромосоме 1RS. Она содержит важные гены устойчивости к таким болезням, как мучнистая роса и ржавчина, и находится в процессе быстрой эволюции. Понимание этих динамичных изменений будет ключевым для создания новых, более устойчивых сортов.

Это исследование, создавшее наиболее детализированный источник генетической информации по пшенице, закладывает основу для выведения улучшенных сортов, устойчивых к вредителям и болезням, что поддержит глобальные усилия по обеспечению продовольственной безопасности.