Прогнозирование признаков кукурузы с помощью геномики и анализа данных

Глобальные семенные банки хранят генетическое разнообразие миллионов сортов сельскохозяйственных культур. Чтобы эффективно использовать этот огромный генетический ресурс для селекции, необходимы методы, позволяющие предсказать ценные признаки без длительного выращивания растений.

Исследователи под руководством Цзяньмина Ю, профессора агрономии Университета штата Айова, разработали подход для прогнозирования признаков кукурузы на основе геномики и анализа данных. Результаты опубликованы в журнале Plant Biotechnology Journal.

Суть метода

• Исследование сфокусировано на восьми признаках, связанных с апикальной меристемой побега (SAM) — микроскопической нишей стволовых клеток, которая генерирует все надземные органы растения.
• Аналитическая модель была разработана на основе изучения 369 инбредных линий, у которых SAM была сфотографирована и измерена под микроскопом.
• Затем эта модель использовалась для прогнозирования признаков у 2 687 разнообразных инбредных линий кукурузы.

Точность и применение

• Точность предсказания, проверенная на данных от 488 инбредных линий, составила от 37% до 57% для восьми изучаемых признаков.
• Точность можно повысить, увеличив количество растений на линию для измерений и улучшив алгоритмы предсказания.
• Ключевым инструментом для селекционеров становятся U-значения — статистический показатель, учитывающий надежность оценок. Это позволяет балансировать между выбором линий с лучшим прогнозом и линий с уникальной, но менее изученной генетикой.

Значение работы

Как отметил Майк Скаллон, профессор Корнеллского университета, этот подход соединяет фундаментальные исследования механизмов роста клеток с агрономическим улучшением кукурузы и расширяет практику геномного предсказания в микроФенотипическое пространство.

Цзяньмин Ю сравнивает генетическое улучшение с исследованием космоса — как существующих материалов в семенных банках, так и постоянно создаваемых селекционных потомств. Разработанные инструменты помогают селекционерам эффективнее ориентироваться в этом море генетических возможностей, находя баланс между краткосрочной выгодой и освоением генетического разнообразия.