'Экзотические' гены могут повысить урожайность и качество хлопка
Селекционеры хлопка сталкиваются с дилеммой: урожайность культуры обратно пропорциональна качеству волокна. Как правило, с ростом урожайности качество волокна снижается, и наоборот. «Это одна из самых значительных проблем для селекционеров хлопка», — говорит Пенг Чи из Университета Джорджии.
Чтобы преодолеть это противоречие, Чи и коллеги обратились к устаревшим сортам хлопка с «экзотическим» генетическим материалом. Их исследование может помочь улучшить качество волокна, сохранив или даже повысив урожайность.
Гибридные сорта Sealand
Исследование было сосредоточено на генетике гибридных сортов 'Sealand'. Они были созданы скрещиванием двух разных видов хлопка:
- Upland (Gossypium hirsutum) — составляет около 97% хлопка в США, имеет высокую урожайность, но более низкое качество волокна.
- Sea Island (Pima или египетский хлопок, Gossypium barbadense) — обладает длинным, прочным и тонким волокном высшего качества.
«Проблема селекции заключается в переносе качества волокна Pima в сорт Upland», — отмечает Чи.
Генетические барьеры и их преодоление
Поскольку это разные виды, между ними существуют генетические барьеры. В 1930-40-х годах селекционеры USDA успешно скрестили их, получив сорта Sealand, которые внешне похожи на Upland, но с улучшенным качеством волокна. Однако их генетические детали долгое время оставались неизвестными.
Чи и коллеги создали генетические «карты» двух сортов Sealand. Они обнаружили, что превосходное качество волокна частично обусловлено генами, унаследованными от Sea Island (Pima). Например, два из трёх генетических сегментов, контролирующих длину волокна у одного из сортов Sealand, были унаследованы от родителя Pima.
Последствия для селекции и торговли
«Теперь, когда мы знаем, какая часть генома контролирует качество волокна, мы можем разрабатывать инструменты для отбора по этим признакам», — говорит Чи.
Улучшение качества хлопка важно для международной торговли, объём которой оценивается более чем в 12 миллиардов долларов. США являются крупнейшим экспортёром.
Дополнительные преимущества
Обращение к генетике Pima также помогает решить проблему низкого генетического разнообразия Upland, возникшего в процессе доместикации. Это позволяет искать гены, связанные не только с качеством волокна, но и с устойчивостью к засухе и болезням.
Генетические сегменты от Pima, положительно влияющие на качество волокна, были помечены молекулярными маркерами. Это позволяет селекционерам легко отслеживать их в поколениях и целенаправленно создавать новые сорта с улучшенным качеством при высокой урожайности.
В настоящее время исследователи тестируют обнаруженные сегменты Pima в разных генетических背景ax, чтобы подтвердить их положительный эффект в различных сортах и сделать их более полезными для селекционных программ.