Геномный отбор может сократить время выведения новых гибридов мискантуса вдвое
Ученые стремятся ускорить создание новых гибридов многолетней травы мискантуса — перспективной культуры для производства целлюлозного этанола. Существующие гибриды ограничены климатическими условиями, восприимчивостью к болезням и вредителям, а традиционная селекция затруднена из-за стерильности, сложного генома и долгого (2–3 года) созревания растения для оценки признаков.
Геномный отбор — метод, способный сократить время селекции как минимум вдвое. Вместо выращивания растений до зрелости (2–3 года) для оценки фенотипа, исследователи:
- Берут генетические образцы у семян или сеянцев целевой популяции.
- Создают статистическую модель на основе генетических и фенотипических данных из родственных (референтных) популяций.
- Используют модель для прогнозирования фенотипа гипотетических скрещиваний в целевой популяции.
Это позволяет селекционерам сосредоточиться на наиболее перспективных вариантах скрещиваний, не дожидаясь их полевого испытания в течение многих лет. Цель — оптимизировать такие признаки, как зимостойкость, биомасса, устойчивость к болезням и время цветения.
Основная сложность в применении метода к ключевому гибриду Miscanthus × giganteus заключается в его происхождении: он получен от двух отдельных видов — Miscanthus sinensis и Miscanthus sacchariflorus, каждый со своим числом хромосом и высокой генетической вариабельностью.
Исследование показало, что модели геномного отбора, обученные на двух родительских видах вместе, плохо предсказывают признаки у гибрида. Причины:
- Слишком высокая генетическая вариация в родительских популяциях.
- Гены, контролирующие целевые признаки (например, потенциал для биотоплива), по-видимому, различаются у двух родительских видов.
Решение, найденное в симуляционном исследовании, заключается в том, чтобы обучать модели геномного отбора отдельно для каждого родительского вида, а затем суммировать прогнозируемые значения признаков для гибрида из двух моделей.
Хотя работа продолжается, симуляционное исследование доказало принципиальную применимость геномного отбора для Miscanthus × giganteus. Следующие шаги — уточнение состава популяций для обучения модели и полевая оценка прогнозируемых скрещиваний.
Исследование опубликовано в журнале G3: Genes, Genomes, Genetics.