Первая генетическая радиография пшеницы из 21 средиземноморской страны, используемой для производства пасты

Испанские ученые, включая специалистов из Университета Гранады, провели первое на сегодняшний день генетическое, фенотипическое и географическое исследование адаптации твердой пшеницы (Triticum turgidum subsp. durum), которая в основном используется для производства пасты и манной крупы в Средиземноморье.

Исследователи провели фенотипирование коллекции из 172 местных сортов (landraces) твердой пшеницы из 21 страны Средиземноморского бассейна. Эти сорта выращивались вместе с 20 современными сортами в шести различных условиях на севере и юге Испании.

Твердая пшеница — типичная средиземноморская культура, требующая для оптимальной продуктивности и качества умеренно сухих условий с высокой температурой и радиацией во время роста зерна. Одомашненная в период Неолитической революции в Плодородном полумесяце (Сирия, Турция, Ливан), она распространилась по всему Средиземноморью более 10 000 лет назад, оставив в каждом регионе разнообразные местные сорта. Чем ближе географически они были к центру происхождения, тем генетически ближе были к диким сортам.

Цель генетических ассоциативных исследований — установить статистическую связь между определенными генетическими переменными и определяемыми ими фенотипическими признаками, выявив родственные связи между популяциями растений. Такие исследования также определяют, какие генетические характеристики решающи для проявления фенотипических признаков, важных для генетического улучшения и адаптации культур к условиям глобального изменения климата.

Изученные фенотипические признаки включали время цветения, биомассу, устойчивость к засухе, архитектуру листьев, фотосинтез, содержание белков, урожайность и её компоненты.

Генетическое исследование (генотипирование) проводилось с использованием 44 микросателлитов (SSR), которые идентифицировали 448 аллелей. 226 из этих аллелей встречались с частотой менее 5%, в среднем на локус приходилось 10 аллелей.

Пять генетических субпопуляций

Статистический анализ позволил разделить пшеницу на пять генетических субпопуляций:

• Одна включает все современные сорта.
• Четыре других тесно связаны с географическим происхождением местных сортов: Восточное Средиземноморье, Восточные Балканы и Турция, Западные Балканы и Египет, Западное Средиземноморье.

Это первое опубликованное исследование, использующее как местные, так и современные сорта средиземноморской твердой пшеницы. Оно демонстрирует устойчивую связь между генетическими и фенотипическими популяциями и их связь с географическим происхождением местных сортов.

Результаты также показали, что при использовании правильного количества маркеров и их корректном распределении в геноме можно обнаружить значительное сходство между генетическими расстояниями и адаптивным ответом твердой пшеницы на различные среды, включая условия, вызванные глобальным изменением климата.