#HybridPotatoBreeding #EvolutionaryGenomics #DeleteriousMutations #Сорта картофеля #AgricultureResearch
#Описание: Китайские ученые добились значительного прорыва в селекции гибридов картофеля, используя эволюционную геномику для выявления вредных мутаций. Этот прорыв может сократить процесс селекции и создать большее количество улучшенных сортов картофеля. Исследовательская группа из Института сельскохозяйственной геномики в Шэньчжэне при Китайской академии сельскохозяйственных наук опубликовала свои выводы в научном журнале Cell. Преобразовав размножение картофеля с бесполого на половое и перейдя от клубней к семенам, ученые стремятся направить селекцию картофеля с использованием геномики и синтетической биологии.
#Развитие: Картофель, являющийся важной продовольственной культурой во всем мире, включая Китай, может похвастаться рядом преимуществ, таких как более низкая потребность в воде и адаптируемость к различным регионам. Однако процесс выведения новых сортов картофеля требует много времени, а возраст некоторых сортов составляет более века. Сложность заключается в том, что картофель является тетраплоидным, обладает четырьмя наборами геномов и зависит от бесполого размножения через клубни. Это приводит к длительным циклам размножения, низкой эффективности воспроизводства, восприимчивости к болезням и уязвимости к вредителям.
Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа приступила к реализации проекта «Вездесущий картофель». Их целью было перевести картофель с бесполого на половое размножение и перейти от использования клубней к использованию семян. Исследователи стремились управлять селекцией картофеля, используя геномику и синтетическую биологию.
Чтобы получить стабильные высококачественные сорта картофеля, ученым необходимо получить высоко гомозиготные инбредные линии путем непрерывного самоопыления. Это позволяет производить гибридные коммерческие линии с постоянными свойствами. Однако из-за обширной истории бесполого размножения картофеля накопились многочисленные скрытые вредные мутации. Эти ранее «невидимые» мутации обнаруживают свое неблагоприятное воздействие на растения во время самоопыления, что приводит к снижению жизнеспособности, стерильности, снижению устойчивости к болезням и снижению урожайности. Преодоление этих вредных мутаций представляет собой серьезную проблему в селекции гибридного картофеля.
Исследовательская группа устранила это препятствие, собрав и сравнив геномную информацию из 100 материалов Solanaceae и Convolvulaceae с накопленной историей эволюции в 1.2 миллиарда лет. Картофель принадлежит к семейству пасленовых, а батат — к семейству вьюнковых. Изучая законсервированные и неизменные участки в геномах, исследователи определили участки генов, которые в случае мутации с большей вероятностью окажут неблагоприятное воздействие на картофель, известные как вредные мутации. Они создали первую двухмерную карту вредных мутаций картофеля, что позволило провести более полный и эффективный поиск способов их устранения.
Кроме того, исследовательская группа разработала новую модель прогнозирования всего генома, которая включала информацию о вредных мутациях. Эта модель значительно повысила точность прогнозирования таких признаков, как урожайность, высота растений и форма клубней, на 25–45 процентов. Помогая селекционерам в принятии ранних решений по селекции, эта модель снижает затраты на селекцию и сокращает процесс селекции картофеля.
#Последствия: Этот прорыв в селекции гибридов картофеля может повысить эффективность селекции примерно на 50 процентов, заложив основу для улучшения сорта. Технология, разработанная китайскими учеными, также может быть применима для улучшения других культур, включая сладкий картофель, фрукты, сахарный тростник и различные тропические культуры. Используя эволюционную геномику и устраняя вредные мутации, исследователи совершенствуют методы ведения сельского хозяйства и прокладывают путь к созданию более устойчивых и продуктивных сортов сельскохозяйственных культур.