Картирование признаков управления водой у разновидностей проса
Исследователи статистически картировали участки генома проса (Panicum hallii), связанные с морфологическими признаками, такими как способность процветать при скудной (ксерофитной) или умеренной (мезофитной) доступности воды. Эта информация дает представление о том, как формируются экотипы в процессе адаптации эволюционирующих популяций вида к конкретной среде.
Выявление геномных регионов, участвующих в реакции проса на доступность воды, представляет интерес для изучения его близкого родственника — проса прутьевидного (Panicum virgatum), кандидата на роль сырья для биотоплива.
Для Министерства энергетики США просо прутьевидное перспективно как потенциальное сырье для биотоплива, поскольку это многолетняя трава, устойчивая к засолению, засухе и хорошо растущая на маргинальных землях. Однако растение также является полиплоидным, содержащим несколько копий своего генома, что затрудняет картирование его генетического кода для исследователей.
Просо Холла (P. hallii) — это меньший по размеру, близкий родственник проса прутьевидного с более коротким жизненным циклом. Институт совместных исследований генома (DOE JGI), пользовательский центр Управления науки Министерства энергетики США, секвенирует это растение, чтобы разработать его в качестве модельной системы для генетических и геномных работ.
В статье журнала New Phytologist, опубликованной 23 сентября 2014 года, команда из Техасского университета в Остине, включая исследователей DOE JGI, использовала генетическое сходство между просом прутьевидным и просом Холла для выявления признаков, связанных со способностью трав процветать в условиях различной доступности воды. Используя две разновидности P. hallii — var. hallii, которая процветает в очень сухих местообитаниях, и var. filipes, которая процветает в местообитаниях с умеренным уровнем воды, — команда статистически картировала (с помощью картирования локусов количественных признаков, QTL) признаки, участвующие в дивергенции этого вида.
«Один и тот же набор признаков, дифференцирующих экотипы, обнаруженный между ксерофитными и мезофитными разновидностями P. hallii, также участвует в дивергенции возвышенных и низменных экотипов близкородственной биотопливной культуры — проса прутьевидного», — отметила команда в своем отчете. «Понимание молекулярных деталей колокализующихся QTL в этих системах станет важным следующим шагом в изучении факторов, ограничивающих или способствующих адаптации и экологической дифференциации к разным местообитаниям в природе».
Команда картировала QTL для 9 морфологических признаков и в одном случае обнаружила, что 5 признаков, включая размер и форму побегов и листьев, а также время цветения, картируются в одну и ту же область. В своем исследовании команда отметила, что их результаты позволяют предположить, что некоторые признаки, участвующие в формировании разновидностей, могут эволюционировать совместно, в то время как другие признаки эволюционируют независимо. Эта работа позволит связать геномные особенности проса Холла с его реакцией на доступность воды; учитывая сходство проса Холла с просом прутьевидным, это укажет исследователям на те геномные регионы у проса прутьевидного, которые могут служить мишенями для дальнейших исследований, чтобы научиться использовать эти регионы для улучшения проса прутьевидного в целях биоэнергетики.