Исследование открывает возможности для повышения урожайности кукурузы и устойчивости к афлатоксину в Техасе

Исследование под руководством Texas A&M AgriLife Research выявило полезные генетические вариации для повышения урожайности, устойчивости к засухе и афлатоксину у кукурузы, что может существенно повлиять на производителей Техаса.

Исследование "Genome Wide Association Study for Drought, Aflatoxin Resistance, and Important Agronomic Traits of Maize Hybrids in the Sub-Tropics" опубликовано в рецензируемом журнале PLOS ONE.

Работа проводилась в 2011 (засушливый год) и 2012 годах на суходольных и орошаемых полях в Колледж-Стейшн (Техас) и Миссисипи с согласующимися результатами.

Проблема и цель исследования

Весь семенной материал кукурузы для техасских фермеров в настоящее время выводится коммерческими компаниями на Среднем Западе США. Это не привело к значительному росту урожайности в Техасе за многие годы. Целью исследования было выяснить, является ли причиной ограничения продуктивности использование генетики умеренного пояса (Midwest-temperate), а не субтропической.

Методология и партнеры

Исследование использовало разнообразную ассоциативную панель кукурузы для идентификации геномных регионов, связанных с урожайностью зерна, устойчивостью к афлатоксину и важными агрономическими признаками в условиях юга США. Это одно из первых исследований, тестировавших именно гибриды.

В работе участвовали ученые Texas A&M AgriLife и исследователи USDA-ARS из Университета штата Миссисипи. Финансирование осуществлялось за счет гранта USDA National Institute of Food and Agriculture, при поддержке Texas Corn Producers и Texas A&M AgriLife.

Ключевые выводы

  • Наибольшее генетическое разнообразие для улучшения кукурузы на юге США было обнаружено в материалах из Мексики и Южной Америки, а не с Среднего Запада.
  • Были идентифицированы три гена, которые в совокупности повышали урожайность примерно на 15 бушелей с акра (около 940 кг/га) как в условиях орошения, так и на суходоле.
  • Каждый из этих генов имеет два варианта (аллеля): "хороший" и "плохой". Устранение "плохого" варианта должно помочь общей продуктивности.
  • Два из трех генов ранее не были связаны с какими-либо известными функциями.

Значение и перспективы

Исследование является прорывным, так как ранее не проводилось поиска генов, обеспечивающих адаптацию к условиям юга, с привлечением такого генетического разнообразия. Ученые проанализировали 60 000 вариантов ДНК-маркеров.

Результаты предоставляют руководство для улучшения кукурузы в Техасе и других южных штатах и усилят селекционные программы Texas A&M AgriLife, которые уже привели к выпуску нескольких новых инбредных линий для использования семенными компаниями.

Следующие шаги

  • Валидация: В текущем сезоне будут проверены новые популяции, чтобы подтвердить влияние выявленных генов на урожайность в реальных полевых условиях.
  • Функциональное изучение: Необходимо выяснить, как именно идентифицированные гены влияют на биологию растения и повышают урожайность.
  • Селекция: В последующих работах будет проводиться отбор по "хорошим" маркерам и выбраковка материала с "плохими" вариантами генов.
2015-03-18