Сравнительный анализ показывает влияние предыдущих программ селекции на геном маниокa
Маниок — это основная культура и источник калорий почти для миллиарда человек. Растение легко выращивать, оно хорошо переносит засуху и маргинальные земли. Благодаря этим качествам и высокому содержанию крахмала маниок представляет интерес для Министерства энергетики США как потенциальное сырьё для производства биотоплива.
Однако маниок особенно уязвим для патогенов, что может значительно снизить урожайность. Чтобы улучшить стратегии селекции, команда исследователей из Калифорнийского университета в Беркли и Объединённого института генома Министерства энергетики США (DOE JGI) описала генетическое разнообразие маниока. Исследование опубликовано 18 апреля 2016 года в журнале Nature Biotechnology. Корни маниока содержат 20-40% крахмала, производство которого на гектар обходится на 15-30% дешевле, чем кукурузного. Во многих регионах, особенно в Африке и Юго-Восточной Азии, маниок является стратегическим источником возобновляемой энергии и биомассы для производства этанола. С помощью геномики исследователи надеются применять передовые методы селекции для повышения устойчивости маниока к болезням и увеличения урожайности.
Геном маниока был секвенирован в рамках программы DOE JGI Community Science Program и компанией Roche 454 Life Sciences. С момента публикации черновой последовательности в 2009 году исследователи улучшили её, получив хромосомную сборку, чтобы использовать эту информацию для совершенствования селекции.
В работе команда, включавшая Джессена Бредсона, Джессику Лайонс, Саймона Прочника и Альберта Ву, сравнила референсный геном маниока с геномами родственных видов: клещевины (Ricinis communis), гевеи бразильской (Hevea brasiliensis), маниока гляциовии (Manihot glaziovii), а также 53 культивируемых и диких сортов маниока со всего мира. Они обнаружили, что генетическое разнообразие маниока, используемого в текущих селекционных программах в Африке, значительно сократилось. Это особенно важно, учитывая ущерб от вирусов, таких как мозаичная болезнь и коричневая штриховатость маниока. Учёные выявили генетический след программ по улучшению маниока, начатых ещё в 1930-х годах, которые включали скрещивание маниока с Manihot glaziovii. Сохранение участков генома Manihot glaziovii в элитных сортах маниока указывает на их полезные для селекции свойства. Также была прояснена родственная связь между многими культивируемыми сортами, что поможет селекционерам максимизировать генетическое разнообразие.
«Описаные здесь генетические варианты и популяционная структура являются важной основой для методов селекции с использованием маркеров и геномного отбора, направленных на улучшение устойчивости к болезням и урожайности этой основной культуры», — отметили авторы.
Геном маниока доступен на портале DOE JGI Plant Portal Phytozome.