Расшифрован геном дерева ши для поддержки селекции и сохранения вида
Дерево ши — важная социально-экономическая культура, известная в первую очередь маслом ши — многомиллионным ингредиентом для косметики, средств личной гигиены, фармацевтики и шоколада. Для сотен тысяч африканских семей, живущих в «поясе ши», это также критический источник питания и дохода. Несмотря на растущий спрос, медленнорастущее дерево ши находится под угрозой из-за других товарных культур, и его сохранение, скорее всего, зависит от генетического улучшения. Чтобы сделать такую работу возможной, международная команда исследователей под руководством Университета Нью-Гэмпшира секвенировала геном дерева ши, создав ценный ресурс для стратегического развития вида.
«Дереву ши может потребоваться 25 лет и более, чтобы начать плодоносить, поэтому для фермера может быть очень затратно ждать так долго и гадать, стоит ли сохранять дерево, — говорит Иаго Хейл, доцент по улучшению специализированных культур. — При таком длительном периоде роста традиционные стратегии селекции просто нежизнеспособны, и это одна из причин отсутствия высокопродуктивных сортов ши. Геном ши позволит исследователям оценить потенциал саженца сразу после его прорастания, и с помощью отбора деревьев на основе генома мы сможем сдвинуть дело с мёртвой точки для этого сложного вида».
В исследовании, опубликованном в журнале Frontiers in Plant Science, учёные собрали референсный геном дерева ши на уровне хромосом. Как и человеческий геном, геном дерева ши содержит гены, определяющие черты, что помогает исследователям определять характеристики дерева. Аннотация генома позволила идентифицировать 38 505 кодирующих генов. Дальнейшее сравнительное секвенирование разнообразной коллекции деревьев выявило почти 3,5 миллиона естественных генетических вариаций, известных как однонуклеотидные полиморфизмы (SNP). Их можно использовать для различения деревьев и начала понимания генетики, лежащей в основе важных признаков.
Масло ши играет значительную роль в повседневной жизни миллионов африканских семей в судо-сахельском регионе, охватывающем более 20 стран. Сбор орехов ши — почти универсальная домашняя деятельность в поясе ши, и, в отличие от других экономических активностей, контролируется почти исключительно женщинами. По данным о ежедневном потреблении масла ши, число женщин, участвующих в сборе орехов, оценивается более чем в 18 миллионов. Ши называют «золотом женщин», потому что продажа его продуктов позволяет женщинам обеспечивать дополнительные продукты питания для своих семей после окончания сбора зерновых и получать деньги на домашние расходы, включая одежду, лекарства и школьные сборы. Сезонность доступности ши также критически важна, поскольку плоды ши — единственный широкодоступный, богатый энергией источник пищи в конце сухого сезона.
«Парковые зоны ши приходят в упадок из-за угрозы со стороны альтернативных, как правило, контролируемых мужчинами товарных культур, таких как кешью и манго, а также из-за немедленной выгоды от вырубки сомнительно продуктивных деревьев на дрова, — говорит Хейл. — Женщинам приходится преодолевать большие расстояния для сбора орехов ши, что означает больше труда и меньше прибыли. Чтобы противостоять этим тенденциям, нам нужно повысить ценность ши в ландшафте. Селекция с помощью генома предлагает путь для достижения этой цели».
На международном уровне масло ши ценно как высококачественный эквивалент масла какао (CBE) в шоколадной промышленности. Это связано с его относительно простым составом жирных кислот и высоким содержанием стеарина — основного фактора, определяющего качество масла ши. Используя новую геномную карту, исследователи идентифицировали сорок пять генов биосинтеза жирных кислот в ши, которые, вероятно, управляют содержанием стеарина. Возможность идентифицировать эти ферменты может помочь исследователям разработать лучшие стратегии отбора саженцев.