Геном подсолнечника открывает путь к устойчивому сельскому хозяйству

Семейство подсолнечника включает ряд ценных продовольственных культур, при этом только производство семян подсолнечника оценивается примерно в $14 млрд ежегодно. Однако у этого семейства до сих пор отсутствует референсный геном, необходимый для селекции культур, лучше адаптированных к условиям выращивания или вкусам потребителей.

Новый исследовательский проект, финансируемый в основном Genome Canada, Genome BC, Министерствами энергетики и сельского хозяйства США и французским INRA (Национальный институт агрономических исследований), создаст референсный геном для семейства подсолнечника — самого крупного в мире семейства растений, включающего 24 000 видов, среди которых много сельскохозяйственных культур, лекарственных и декоративных растений, а также сорняков.

Исследовательский проект стоимостью $10,5 млн под названием "Геномика подсолнечника" будет использовать технологии генотипирования и секвенирования нового поколения для секвенирования, сборки и аннотирования генома подсолнечника, а также для локализации генов, ответственных за важные для сельского хозяйства признаки, такие как содержание масла в семенах, цветение, покой семян и способность к образованию древесины.

"Цель — заложить основу для селекционной программы в течение четырех лет", — говорит руководитель проекта доктор Лорен Ризеберг (Университет Британской Колумбии).

Одно из потенциальных применений этого исследования — создание гибридного сорта подсолнечника, выращиваемого как культура двойного назначения. Дикий вид подсолнечника Silverleaf, известный своими высокими (3–4,5 м) деревянистыми стеблями диаметром до 10 см, вырастающими за один сезон, можно скрестить с коммерчески ценным подсолнечником, дающим высококачественные семена, объединив желаемые признаки обоих видов.

"Семена можно будет собирать для производства пищи и масла, а стебли — использовать как древесину или перерабатывать в этанол. Как культура двойного назначения, она не будет конкурировать с продовольственными культурами за землю", — говорит доктор Ризеберг.

Кроме того, благодаря признакам, унаследованным от Silverleaf, эта быстрорастущая однолетняя культура будет обладать высокой засухоустойчивостью и, следовательно, подойдет для использования в натуральном сельском хозяйстве в таких регионах, как Африка к югу от Сахары, а также во многих районах Северной Америки.

"Геном подсолнечника составляет 3,5 миллиарда букв — немного больше, чем человеческий геном. Семейство подсолнечника — крупнейшее на Земле, включающее несколько важных культур и сорняков. Создание его карты генома даст очень полезный референсный шаблон для всего семейства растений, что позволит нам работать с близкородственными видами", — говорит со-исследователь проекта доктор Нолан Кейн (Университет Британской Колумбии).

Другой со-исследователь, доктор Стив Кнапп (Университет Джорджии), занимается генетическим картированием желаемых признаков, таких как образование древесины, а также разработкой зародышевой плазмы для селекции. "Полная последовательность даст нам полный черновик генома и избавит от утомительного процесса работы "по одному гену за раз", который мы использовали до сих пор", — говорит он.