Новый геном шпината поможет в селекции

Исследователи из Boyce Thompson Institute и Шанхайского нормального университета представили новый черновой геном шпината (Spinacia oleracea) в журнале Nature Communications. Также они секвенировали транскриптомы (весь РНК) 120 культурных и диких растений шпината, что позволило выявить генетические изменения, произошедшие в процессе одомашнивания.

"Последовательность генома шпината и варианты транскриптома, разработанные в этом исследовании, предоставляют массу ценной информации, которую можно использовать для выведения шпината с лучшей устойчивостью к болезням, более высокой урожайностью и лучшим качеством", — заявил ведущий исследователь проекта Чжанцзюнь Фэй.

Улучшение селекции

Шпинат, родом из Центральной Азии, сейчас выращивается по всему миру с годовым производством 24,3 млн тонн в 2014 году. С момента одомашнивания селекционеры улучшили многие агрономически важные признаки, такие как качество листьев и питательность, что изменило геном шпината. Геномная информация может ускорить дальнейшее улучшение сортов, что особенно важно для борьбы с болезнями, например, ложной мучнистой росой.

Это заболевание, известное как "фитофтороз" шпината, нанесло ущерб посевам в Калифорнии и недавно появилось в северной части штата Нью-Йорк. Благодаря лучшему пониманию генома исследователи идентифицировали несколько генов, которые могут обеспечивать устойчивость к возбудителю ложной мучнистой росы. Такие гены из устойчивых сортов можно будет переносить в другие, возможно, более питательные сорта, усиливая их иммунитет.

Особенности одомашнивания шпината

Исследователи обнаружили, что геномы культурных сортов шпината не слишком отличаются от геномов их диких предков. В отличие от многих овощных культур, таких как томат и огурец, у шпината слабое "бутылочное горлышко" одомашнивания.

"Анализ вариантов транскриптома большой коллекции культурных и диких образцов шпината показал, что, в отличие от других овощных культур, таких как томат и огурец, у шпината слабое бутылочное горлышко одомашнивания", — пояснил первый автор Чэнь Цзяо.

Это означает, что у шпината ещё есть большой потенциал для улучшения, хотя это усложнило поиск геномных маркеров для ускорения селекции. Тем не менее команда идентифицировала многие области в геноме, связанные с процессом одомашнивания, которые могут быть связаны с ценными признаками, такими как стрелкование, количество листьев и длина стебля.