Учёные нашли эффективный способ изучения сложных признаков кукурузы

Не существует «серебряной пули» — одного гена или участка генома, который контролировал бы так называемые сложные признаки у кукурузы.

Вместо этого, как показано в двух статьях, опубликованных на этой неделе в журнале Science, множество небольших изменений в ряде генетических регионов влияют на сложные признаки, такие как время цветения или репродуктивная способность.

Понимание механизмов, лежащих в основе таких признаков, как время цветения, а также более сложных для картирования признаков, таких как урожайность или засухоустойчивость, может помочь селекционерам создавать улучшенные сорта кукурузы.

Исследователи из Университета штата Северная Каролина, Корнеллского университета, Университета Миссури и других институтов собрали специальную популяцию кукурузы для вложенного ассоциативного картирования (maize nested association mapping population). Они обнаружили ряд хромосомных регионов — количественных локусов признаков (QTL), — влияющих на время цветения.

Идентификация QTL помогает учёным приблизиться к определению конкретных генов, ответственных за признаки. В среднем на время цветения влияло от 29 до 56 QTL, причём эффект каждого из них был небольшим.

Этот результат контрастирует с исследованиями на Arabidopsis (резуховидке Таля), где небольшое количество QTL оказывает большое влияние на генетическую изменчивость.

Учёные также изучили более 1100 маркерных генов, характеризующих генетическое наследование. Исследование показало, что для подавляющей части генома каждый родитель вносил примерно половину генов. Однако часто наблюдались небольшие отклонения от этого правила, указывающие на то, что многие гены оказывали слабое влияние на репродуктивный успех.

Созданная популяция для вложенного ассоциативного картирования станет ресурсом для учёных, позволяя понять, как изменения в геноме приводят к различиям у отдельных линий растений. Это, в свою очередь, поможет делать более точные прогнозы относительно сложных признаков.

«Теперь мы можем взять сложный признак, определить вовлечённые в него генетические регионы, а затем использовать эту информацию в селекции, чтобы обеспечить наилучшие комбинации генов из разных источников или сортов», — говорит ведущий автор работ доктор Джим Холланд.