Использование генетического потенциала диких родственников баклажана для устойчивого земледелия
Повышение эффективности использования азота (NUE) в сельскохозяйственных культурах — ключевая задача для устойчивого земледелия. Чрезмерное использование азотных (N) удобрений создаёт серьёзные экологические угрозы.
Дикие родственники культурных растений (CWR) служат ценным генетическим ресурсом для селекционных программ. Дикие родственники баклажана (Solanum melongena L.) относятся к первичному (GP1), вторичному (GP2) и третичному (GP3) генным пулам и остаются неиспользованными. Их прямое применение в селекции затруднено из-за генетических барьеров, поэтому важно изучать продвинутые бэккроссы (ABs) для переноса полезных признаков.
В исследовании, опубликованном в Horticulture Research, под названием "Evaluation of three sets of advanced backcrosses of eggplant with wild relatives from different gene pools under low N fertilization conditions", оценивали 22 морфо-агрономических, физиологических признака и признаки NUE у диких родственников баклажана (S. insanum, S. dasyphyllum и S. elaeagnifolium) и их продвинутых бэккроссов (ABs; поколения BC3 до BC5) в условиях низкого азотного (LN) питания.
Геномное покрытие диких доноров варьировало: самое высокое наблюдалось у S. elaeagnifolium (99.2%). У S. insanum значительное представление было на хромосомах 1 (86.8%) и 3 (80.9%), а у S. dasyphyllum — на хромосомах 1 (84.8%) и 5 (86.3%).
Характеристика рекуррентных родителей S. melongena (MEL5, MEL1, MEL3) выявила заметные различия между вариантами азотного питания. Например, у MEL5 урожайность и число плодов (F-Number) различались в 3.7 и 5.0 раза соответственно. Также различались такие параметры, как длина плодоножки у MEL5.
Анализ главных компонент (PCA) показал группировку признаков среди наборов AB, объяснив 48.8% общей вариации для S. insanum и его рекуррентного родителя MEL5. Корреляции Пирсона выявили значимые связи между признаками.
Было идентифицировано в общей сложности 16 предполагаемых локусов количественных признаков (QTLs) во всех наборах AB, указывающих на генетический контроль специфических признаков. Пять из этих QTLs были локализованы в одной и той же позиции на хромосоме 9 S. insanum. Используя референсный геном баклажана "67/3", были определены потенциальные кандидатные гены, включая ген нитратного транспортера 1/пептидного транспортера на хромосоме 9.
В итоге, исследование подчёркивает огромный потенциал диких родственников баклажана для генетического улучшения в условиях низкого азотного питания. Выявленные QTLs и их ассоциации создают основу для инновационной селекции баклажана, направленной на повышение урожайности, качества и эффективности использования азота в условиях LN.