Лучшие гены для лучших бобов
Новое исследование из Центра неиспользуемых культур Университета Саутгемптона может превратить некоторые из самых недооценённых сельскохозяйственных культур в ценные инструменты. Координатор Марк Чепмен создал ресурс новых генетических данных, который позволит учёным выяснить, почему одни бобовые культуры преуспевают там, где другие терпят неудачу. В конечном итоге эти данные помогут подготовить мир к будущим вызовам в сельском хозяйстве.
Семейство бобовых (Fabaceae) включает тысячи видов, но лишь немногие используются в массовом сельском хозяйстве. Десятки других остаются неиспользуемыми. В отличие от сои, арахиса, нута и других популярных культур, неиспользуемые виды могут расти на очень бедных почвах с ограниченным доступом воды. Это связано с уникальными вариациями генов роста растений, которые были утрачены у основных культур в результате многолетней селекции.
Работа Чепмена позволит исследователям идентифицировать эти ценные гены. Он секвенировал и аннотировал транскриптомы четырёх неиспользуемых бобовых культур, произрастающих в Африке и культивируемых сегодня на мелких фермах в некоторых регионах Азии и Африки:
- Гиацинтовые бобы — одна из самых засухоустойчивых культур, часто используется как корм для скота.
- Чина посевная (grasspea) — настолько устойчива к засухе, что выращивается как «страховая» культура.
- Крылатые бобы (winged bean) — демонстрируют высокую устойчивость к болезням.
- Бамбара земляной орех — растёт на маргинальных почвах, где не выживают даже другие бобовые.
У этих культур было идентифицировано от 32 446 до 34 401 гена. Также обнаружено почти 3000 генетических маркеров, которые помогут исследовать генетическую изменчивость внутри и между видами. Эти маркеры необходимы для связи генетических последовательностей с признаками, которые позволяют бобовым выживать в суровых условиях.
«Эти маркеры позволяют быстро оценить генетическое разнообразие внутри и между этими (и другими) видами бобовых, — говорит Чепмен. — Это поможет идентифицировать области генома или даже конкретные гены, отвечающие за устойчивость к стрессам, что поможет в будущей селекции».
Это исследование — первая попытка получить генетические данные такого рода для этих культур. Оно станет ценным ресурсом для открытия генов во всём семействе бобовых. Все данные секвенирования общедоступны через NCBI Sequence Read Archive и Dryad Digital Repository.
Бобовые имеют жизненно важное пищевое значение, так как богаты белком и широко используются в регионах с дефицитом мяса (в некоторых частях Африки их называют «мясом бедных»). В сочетании с зерновыми они обеспечивают полный набор незаменимых аминокислот в рационе человека.
«Одна из моих целей как координатора Центра неиспользуемых культур — применять современные генетические и геномные технологии для изучения ранее недооценённых, но очень важных культур, — отмечает Чепмен. — Исследования менее изученных культур могут выявить новые сорта и уникальные аллели для будущего сельского хозяйства и селекции. Это исследование бобовых — необходимый первый шаг для идентификации стрессоустойчивых линий всех культур».