Открытия в разнообразии кукурузы могут помочь в борьбе с голодом

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе сообщают, что древние земледельцы оказали более сильное влияние на эволюцию кукурузы, чем современные селекционеры. Кукуруза сейчас является одной из главных сельскохозяйственных культур в мире.

Результаты, вместе с сопутствующим исследованием о разнообразии кукурузы, будут опубликованы 3 июня в онлайн-версии журнала Nature Genetics. Работа финансировалась Национальным научным фондом (NSF) и проводилась учеными из 17 международных институтов, включая BGI — крупнейшую в мире геномную организацию. Она станет основой для будущих исследований эволюции сельхозкультур.

"Эти два исследования дают новое и более полное понимание геномных вариаций у кукурузы, что будет критически важно для селекционеров, работающих над увеличением урожайности в условиях роста мирового населения и изменения климата", — сказал генетик растений Джеффри Росс-Ибарра, ведущий исследователь исследования под руководством UC Davis.

Ожидается, что население мира вырастет с 7 миллиардов в этом году до примерно 9 миллиардов к 2050 году. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) прогнозирует, что производство продуктов питания должно увеличиться на 70% в течение следующих четырех десятилетий. Глобально 90% этого роста должно быть достигнуто за счет увеличения урожайности на существующих сельхозугодьях.

Новое исследование под руководством UC Davis проанализировало эволюцию кукурузы в период её одомашнивания 10 000 лет назад, а также в ходе последующей селекции. В основе работы лежало повторное секвенирование 75 геномов кукурузы и её родственников, включая дикие штаммы, традиционные культивируемые сорта и улучшенные современные инбредные линии.

Исследование генома кукурузы показало:

• Хотя в процессе одомашнивания было потеряно значительное количество разнообразия, новое разнообразие возникло позже в виде новых мутаций.
• Сотни идентифицированных генов, по-видимому, сыграли роль в одомашнивании, и многие из них также были важны для современной селекции.
• Отбор во время первоначального одомашнивания был гораздо сильнее, чем отбор во время недавней селекции.
• Современные стратегии селекции на гетерозис (гибридную силу) сопровождались заметными изменениями в экспрессии генов.

Сопутствующее исследование под руководством Дорин Уэр из USDA-ARS и лаборатории в Колд-Спринг-Харбор выявило:

• Более 55 миллионов генетических маркеров в геноме кукурузы, который постоянно меняется.
• Частое присутствие, отсутствие или варьирование числа копий генов как у дикой, так и у одомашненной кукурузы, что связано с важными сельскохозяйственными признаками.
• Существенную преемственность генного состава у родственников кукурузы, что предполагает возможность переноса адаптаций (например, многолетний рост, устойчивость к морозу и засухе) от диких родственников к культурной кукурузе.