Несмотря на Глобальный продукт питания, обеспечивающий питанием более 1.3 млрд человек, картофель долгое время сопротивлялся серьезным селекционным улучшениям из-за его сложной генетики. Урожай тетраплоидная природа— с четырьмя наборами хромосом вместо обычных двух — сделало традиционные селекционные работы невероятно сложными, замедлив инновации в области устойчивости к болезням, повышения урожайности и устойчивости к изменению климата.
Теперь консорциум исследователей из Мюнхенский университет Людвига-Максимилиана (LMU), Институт исследований селекции растений имени Макса Планка, Университет Вагенинген, Институт генетики растений имени Лейбница и Сианьский университет Цзяотун в Китае реконструировал полные геномы десяти исторических сортов картофеля, датируемые 18 веком. Эти разновидности сами по себе представляют ошеломляющее 85% от общей генетической изменчивости обнаружен в современном европейском картофеле.
Почему это важно: узкий генетический пул с большими последствиями
С тех пор как картофель был завезен в Европу из Южной Америки в XVI веке, эта культура прошла через серьезные генетические узкие места. Только ограниченное количество сортов хорошо приспособилось к европейскому климату, а дальнейшая генетическая эрозия произошла из-за разрушительных болезней.наиболее известная фитофтора, что вызвало ирландский картофельный голод в 1840-х годах.
Результатом является то, что современная селекция имеет неглубокий генофонд для работы, что серьезно ограничивает прогресс. Результаты недавнего исследования, опубликованного в Природа Теперь уточним, что хотя общее разнообразие ограничено, различия внутри отдельных хромосом могут быть на удивление большими — больше, чем те, которые ученые наблюдали у любых других одомашненных видов растений на сегодняшний день.
Это означает, что, хотя геном картофеля может и не быть широко разнообразным, глубокое разнообразие в копиях хромосом обладает значительным потенциалом размножения при правильном использовании.
Путь вперед: более быстрая и разумная селекция картофеля
Этот прорыв имеет ряд последствий для сельскохозяйственного сектора:
- Ускоренная реконструкция генома: Данные и методы, используемые исследовательской группой, позволяют более быстрое секвенирование дополнительных сортов картофеля, улучшая темпы будущих программ разведения.
- Выбор с помощью маркера: Имея более четкое представление о хромосомной изменчивости, селекционеры могут более эффективно идентифицировать черты, связанные с устойчивостью к болезням, засухоустойчивостью и урожайностью.
- Прецизионная селекция и редактирование генов: Понимание структуры сложных тетраплоидных геномов открывает новые возможности на основе CRISPR разведение и прочее биотехнологические подходы.
Согласно Международный центр картофеля (CIP), глобальный спрос на картофель, особенно на переработанные продукты, растет, что обусловлено урбанизацией, изменением рациона питания и приспособляемостью культуры к различным условиям. Но такие проблемы, как фитофтороз, тепловой стресс и качество клубней, по-прежнему ограничивают производительность во многих регионах. Новые геномные данные предлагают дорожная карта для преодоления этих узких мест с большей точностью.
Расшифровка геномов исторических сортов картофеля показала, насколько ограничена, но все еще богата, генетическая основа современного картофеля. Для фермеров, селекционеров и ученых это знаменует преобразующий момент. Благодаря усовершенствованным инструментам и более глубокому генетическому пониманию, новая эра селекции картофеля уже не за горами, что открывает возможности для повышения устойчивости, производительности и экологичности одной из важнейших продовольственных культур в мире.
