Лучшие родители для растений: максимально разные генетически, но с похожими предпочтениями

Исследователи под руководством Института генетики растений и исследований культурных растений (IPK) в Гатерслебене нашли ответ на давний вопрос в селекции гибридов растений. Их вывод: чем больше генетическое разнообразие родителей, тем лучше, но только если они адаптированы к сходным условиям среды.

Показано, что продуктивность гибридов возрастает в зависимости от генетической дистанции между их родителями. Вопрос о существовании оптимальной генетической дистанции можно однозначно ответить отрицательно, при условии, что родители адаптированы к похожим условиям окружающей среды. Исследование опубликовано в Science Advances.

Десятилетиями в селекции растений используется явление гетерозиса: скрещиваются генетически максимально различные родители, чтобы получить потомство, превосходящее их по продуктивности. Этот метод гибридной селекции успешно применяется для кукурузы, сахарной свёклы, ржи или подсолнечника. Ранее не было ясно, какова должна быть максимальная генетическая дистанция между родителями для получения наилучшего гибрида. Два исследования 1960-х годов дали противоречивые результаты: одно предполагало, что генетическую дистанцию родителей следует максимизировать, другое — что прирост производительности потомства снижается после определённого уровня разнообразия.

"Благодаря прогрессу в количественной генетике мы смогли показать, что оптимума для генетической дистанции родителей не существует", — объясняет профессор д-р Йохен Райф, возглавляющий отдел исследований в области селекции в IPK. "Гетерозис постоянно увеличивается с ростом генетической дистанции между родителями. Родительские популяции могут быть сколь угодно далеки друг от друга без потери производительности их потомства".

Это решающий вывод для селекции растений, так как теперь нет необходимости опасаться, что оптимальная генетическая дистанция была упущена. Однако важно учитывать происхождение родительских популяций. "Родительские популяции должны быть адаптированы к среде, в которой будет выращиваться их потомство, иначе могут возникнуть негативные эффекты доминирования", — поясняет генетик.

"Благодаря нашим последним разработкам в биометрии и количественной генетике, в сочетании с обширными данными от селекционной индустрии, мы наконец смогли внести ясность в этот давний вопрос", — говорит профессор Райф. "В будущем селекционеры смогут рационально выбирать партнёров для скрещивания при выведении новых гибридных сортов, даже для такого сложного организма, как пшеница".