Ученые научились предсказывать размер растений

Ученые из VIB и Гентского университета разработали новый метод, позволяющий предсказывать конечный размер растения, пока оно еще является рассадой. Метод основан на знании того, что определенный набор генов связан с конечным размером листа. Это позволит значительно ускорить программы селекции растений. Ученые смогли идентифицировать этот набор генов с помощью передового и детального анализа. Анализ экспрессии конкретных генов поможет селекционерам отбирать наиболее полезные продукты скрещивания на очень ранней стадии.

Умная селекция благодаря пониманию генетических процессов

Выведение новых сортов растений с большей урожайностью или устойчивостью к болезням занимает много времени. Отбор наиболее полезных продуктов скрещивания — трудоемкий, длительный и дорогой процесс. Сейчас растения приходится вручную заражать, чтобы определить устойчивость к болезням, а кукуруза должна сначала дать початки, прежде чем можно оценить урожай. Этот процесс можно сделать эффективнее, выбирая растения на основе генетических данных, а не внешних характеристик, так как многие внешние свойства закодированы в ДНК.

Благодаря лучшему пониманию регуляции роста и развития растений на молекулярном уровне, теперь в значительной степени известно, какие последовательности ДНК отвечают за какие признаки. Идентифицируя наличие таких последовательностей (генетических маркеров) у рассады, можно предсказать на ранней стадии, будут ли взрослые растения устойчивы к болезням, без необходимости их заражения. Такой тип селекции называется маркер-опосредованной. Команда ученых под руководством профессора Дирка Инзе разработала новый метод для предсказания размера листьев взрослого растения кукурузы, пока оно еще является рассадой. Этот метод основан на РНК, а не на ДНК.

РНК вместо ДНК

Наследственная информация содержится в ДНК, но не вся она нужна в каждой клетке. Например, генетическая последовательность, заставляющая растения цвести, не должна активироваться в корнях. Прежде чем наследственная информация будет выражена, она должна быть транскрибирована из ДНК в молекулу РНК, которая затем транслируется в белок. Таким образом, совокупность всех молекул РНК (транскриптом) дает гораздо лучшее представление о том, какие гены активно участвуют в процессе роста.

Ученые провели исследование транскриптома зоны деления клеток в листьях рассады кукурузы. Им удалось связать набор молекул РНК с внешними свойствами, которые проявляются гораздо позже в процессе роста, такими как конечный размер листа и производство биомассы. Эти знания позволят селекционерам в будущем делать более целенаправленный выбор в процессе селекции. Результаты ученых были опубликованы в двух статьях в журнале Genome Biology.

Больше ртов, чтобы накормить

Сельское хозяйство во всем мире сталкивается с серьезными проблемами. ООН прогнозирует, что к 2050 году производство продуктов питания должно увеличиться на 70%, чтобы прокормить население мира, но уровень производства находится под давлением из-за изменения климата и спроса на более экологичные методы ведения сельского хозяйства. Для достижения необходимого уровня продуктивности без дальнейшего разрушения ценных природных экосистем потребуются инновационные стратегии в области селекции растений, управления почвами и методов возделывания.

Дирк Инзе (VIB/Гентский университет): «Мы являемся мировыми лидерами в исследовании механизмов, определяющих рост и размер растений. Эти новые знания помогут нам ускорить процесс селекции. В долгосрочной перспективе селекционеры смогут отбирать наиболее полезные растения на очень ранней стадии, что значительно ускорит селекционные программы».