Исследование прошлого картофеля может улучшить его будущее

Изучение предков современного культурного картофеля Северной Америки выявило набор общих генов и важных генетических путей, которые помогли картофелю адаптироваться за тысячи лет. Это открывает потенциальные генетические ключи для обеспечения процветания культуры в будущем.

"Картофель — третья по важности культура в мире, выращиваемая для непосредственного потребления человеком, однако селекционеры борются за создание новых сортов, превосходящих выпущенные более века назад", — говорит Робин Буэлл, старший автор статьи. — "Анализ культурного картофеля и его диких родственников с помощью современных геномных подходов позволил выявить ключевые факторы, которые могут решить проблему продовольственной безопасности в сельском хозяйстве XXI века".

Культурный картофель, одомашненный из диких видов Solanum, был впервые одомашнен в Андах в Перу 8000–10000 лет назад. По мере распространения по миру, в частности в Чили и Аргентину, он адаптировался к более длинному летнему световому дню.

В новом крупнейшем на сегодняшний день исследовании по повторному секвенированию сельскохозяйственных культур ученые изучили дикие, местные (выращиваемые фермерами Южной Америки) и современные сорта картофеля. Современный картофель — генетически сложный тетраплоид (имеет четыре набора хромосом), чей сложный геном содержит около 39 000 генов (для сравнения, человеческий — около 20 000).

Из этого большого пула генов исследователи идентифицировали 2622 гена, которые управляли ранним улучшением культуры при одомашнивании.

"Изучение спектра генетического разнообразия от дикого прошлого до культурного настоящего может стать важным источником неиспользованного адаптивного потенциала", — отмечает Буэлл.

Исследователи представили доказательства сигнатур отбора в генах, контролирующих ключевые изменения. Например, дикий картофель размножается семенами из ягод, а культурный — вегетативно (клубнями). Также получены данные о роли диких видов в генетических путях защиты от вредителей и метаболизма сахаров. Ученые даже исследовали потенциальные генетические источники контроля циркадных ритмов у растений.

"Мы знали об их физиологических признаках, но не знали, какие гены задействованы. Теперь мы начинаем понимать, что происходит на генетическом уровне и как дикие виды Solanum эволюционировали в тетраплоидный картофель, адаптированный к длинному дню", — заключила Буэлл.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.