Single primer enrichment technology: новый геномный ресурс для изучения разнообразия генетических ресурсов салата

Впервые технология обогащения одним праймером (single primer enrichment technology, SPET) — новый метод высокопроизводительного генотипирования — была применена к салату для изучения генетического разнообразия коллекции из 160 образцов Lactuca из 10 стран Европы, Америки и Азии и для идентификации геномных регионов, лежащих в основе важных агрономических признаков.

SPET была впервые использована на салате (Lactuca sativa L.) консорциумом европейских исследователей в рамках Европейской оценочной сети (European Evaluation Network, EVA) Европейской кооперативной программы по генетическим ресурсам растений (ECPGR).

"Учитывая отсутствие экономически эффективных вариантов генотипирования для салата, сеть EVA решила разработать панель SPET для этой культуры совместно с IGATech и применила её к коллекции из 155 образцов Lactuca sativa и 5 близкородственных диких видов Lactuca serriola", — сказал Паскуале Триподи, ведущий автор исследования.

Инициатива EVA была создана в 2019 году ECPGR для улучшения знаний о генетическом разнообразии культур и его использования для выведения более устойчивых сортов.

"Сеть EVA Lettuce — это одно из пяти существующих на данный момент публично-частных партнёрств по конкретным культурам, объединяющее селекционные компании, генбанки и исследовательские институты для совместного получения фенотипических и генотипических данных для многочисленных образцов и местных сортов, доступных в европейских генбанках", — пояснила Сандра Горичниг, координатор инициативы EVA.

Изученные генотипы включали сорта, селекционный материал и местные сорта из десяти разных стран, представляли различные салатные типы (Butterhead, Iceberg, Romaine, Batavia, Crisp) и были охарактеризованы по фенотипу в полевых испытаниях в нескольких локациях в трёх странах.

Почему SPET?

По сравнению с другими методами генотипирования, SPET сочетает преимущества микрочипов и высокопроизводительного секвенирования и обладает высокой способностью обнаруживать новые однонуклеотидные полиморфизмы (SNP).

"В нашем случае мы разработали SPET-анализ для 40 000 SNP и добились покрытия до 96% богатых генами регионов. Для сравнения, в предыдущих исследованиях салата с использованием других методов генотипирования покрытие составляло только до 27,6%. Это демонстрирует эффективность SPET", — сказал Триподи.

Использование фиксированной панели проб гарантирует воспроизводимость анализа в разных лабораториях и способствует созданию более крупных научных сообществ, которые могут использовать совместимые маркеры.

Анализ сгенерировал более 80 000 высококачественных SNP, что позволило исследователям сгруппировать образцы по типу и географическому происхождению, а также идентифицировать ассоциации генов с цветом семян, цветом листьев, содержанием антоцианов в листьях и временем стеблевания.

"Мы очень рады этому новому применению SPET в салате, которое подтвердило предыдущие выводы, уточнило наши знания о геномной позиции некоторых агрономических признаков и продемонстрировало возможности SPET для изучения генетического разнообразия коллекций генетических ресурсов. Панель SPET станет экономически эффективным инструментом как для селекционеров, так и для исследователей салата", — заключила Горичниг.

Результаты опубликованы в журнале Frontiers in Plant Science.