Агрономы составили карту эволюции и генетического разнообразия проса для повышения урожайности
Просо (Panicum miliaceum L) обладает важным преимуществом по сравнению с другими злаками — устойчивостью к более засушливому климату. Оно содержит все незаменимые аминокислоты, 10–15% его состава — это белок. Однако урожайность проса ниже, чем, например, у пшеницы. Поэтому его сажают реже, и оно не раскрывает свой полный потенциал.
По той же причине это растение — одна из самых плохо изученных культур с точки зрения генетики. Между тем, знания о генетическом разнообразии проса помогут выращивать его эффективнее. Для этого агрономы РУДН построили полную генетическую «карту» проса.
«Просо — важная зерновая культура. Однако это также наименее изученный вид злаков, просто потому что его мало выращивают. Геномная база проса очень ограничена по сравнению с основными культурами. Однако понимание генетических взаимосвязей важно для будущей селекции», — сказал Мейсам Заргар, доктор сельскохозяйственных наук, доцент Агробиотехнологического департамента РУДН.
Исследование, опубликованное в журнале Agronomy, проводилось с 2020 по 2022 год в Акмолинской области на севере Казахстана. Агрономы взяли 100 образцов проса из Северной и Южной Америки, Восточной, Центральной и Северной Азии, Европы и Юго-Западной Азии и высадили их в сухой степи.
Для построения «карты» генома проса агрономы использовали так называемые микросателлиты. Это короткие участки ДНК длиной в несколько нуклеотидов, которые встречаются во всех ядерных клетках. Их используют в качестве маркеров, по которым можно проследить родство и различия видов.
Всего агрономы протестировали 20 микросателлитных маркеров, из которых девять оказались пригодными для геномного анализа проса. С их помощью авторы построили филогенетическое дерево — граф, отражающий родственные связи между видами. В нём было три основных кластера. Два из них относятся в основном к центральноазиатским генотипам.
Образцы из Центральной и Северной Азии оказались самыми «живучими» — их микросателлиты были обнаружены по всему дереву. Некоторые из их микросателлитов оказались связаны с полезными для выращивания признаками проса — повышенной урожайностью и кустистостью. Эти данные можно использовать для выведения высокоурожайных сортов.
«Образцы из Центральной и Северной Азии генетически значительно отличаются от других групп. Микросателлиты SSR 85 и SR 86 связаны с важными агрономическими признаками — продуктивной кустистостью и урожайностью зерна. Это будет полезно в селекции проса для увеличения его урожайности», — сказал Заргар.