Крупнейшее генетическое исследование риса выявило значительные различия между его подвидами

Международная команда под руководством исследователей из Корнеллского университета провела крупнейшее на сегодняшний день общедоступное полногеномное ассоциативное исследование риса. Результаты, опубликованные 13 сентября в Nature Communications, показали, что пять субпопуляций азиатского риса (indica, aus, temperate japonica, aromatic и tropical japonica), хотя и принадлежат к одному виду (Oryza sativa), генетически настолько различны, что почти подобны разным видам.

Методология исследования:

• Генотипирование: Анализ более 44 000 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) у 413 разнообразных сортов O. sativa из 82 стран.
• Фенотипирование: Измерение 34 признаков, связанных с размером, формой, развитием растения и агрономическими характеристиками.
• Ассоциативный анализ: Определение связи между конкретными признаками и SNP.

Ключевые выводы:

1. Генетическая дифференциация: Генетические различия между пятью субпопуляциями риса больше, чем между многими культурными растениями и их дикими предками.
2. Причины дифференциации: Древние субпопуляции эволюционировали отдельно тысячи лет в разных экологических и климатических условиях из-за миграции фермеров и искусственного отбора. Этому способствовало преимущественно самоопыление (инбридинг) риса, в отличие от свободно перекрестноопыляющихся культур (кукуруза, картофель), и множественное одомашнивание в разных регионах.
3. Конвергентная эволюция: Один и тот же признак (например, длина метёлки) может определяться совершенно разными генами в разных субпопуляциях — пример конвергентной эволюции.
4. Влияние среды: Один признак (например, время цветения) может контролироваться разными генами в разных условиях (Арканзас, Бангладеш, Великобритания).

Практическое значение:

Понимание того, какие SNP отвечают за конкретные признаки, позволяет селекционерам предсказывать результаты скрещивания между субпопуляциями для получения потомства с улучшенными характеристиками (урожайность, размер зерна, засухоустойчивость).

Все генотипические и фенотипические данные, а также семена 413 линий риса находятся в открытом доступе. Это позволяет генетикам и селекционерам:

• Выбирать наборы SNP для работы с локальными популяциями риса.
• Использовать фенотипические данные для поиска линий с желаемыми признаками для скрещивания с местными сортами.
• Использовать генотипические данные для изучения генетики сложных признаков у риса и других растений.

«С научной точки зрения, мы разбираем сложные признаки на генетические компоненты», — пояснила старший автор статьи, профессор Сьюзан Маккауч, — и затем используем вариацию SNP, чтобы начать предсказывать фенотипическую изменчивость.