Пангеном Solanum прокладывает путь к улучшению селекции важнейших культур
Около 75% мировой пищи производится из 12 видов растений, хотя съедобными считаются до 30 000 видов. Эта узость генетической базы ставит под угрозу продовольственную безопасность и ограничивает выбор.
Селекционеры сталкиваются с проблемой: методы отбора полезных признаков могут давать разные результаты у родственных видов. Лаборатория в Колд-Спринг-Харбор (CSHL), вероятно, нашла решение этой проблемы предсказуемости. Исследование опубликовано в Nature.
Учёные CSHL и их коллеги со всего мира секвенировали десятки полных геномов растений рода Solanum, который включает томаты, картофель и баклажаны. Используя новый высококачественный пангеном, они в процессе «пангенетики» картируют гены, отвечающие за важные для сельского хозяйства признаки, и нацеливаются на них для создания желаемых мутаций.
Исследование показывает важность понимания эволюции паралогичных генов (возникающих при дупликации) для предсказания результатов редактирования генома. Руководитель исследования, профессор CSHL и исследователь HHMI Закари Липпман отмечает, что многие культуры не получили должного внимания.
Хотя дупликацию генов изучают десятилетиями, связь паралогов с физическими изменениями у разных видов глубоко не исследовали. Ключевые открытия были сделаны на примере африканского баклажана — родственника томата из региона к югу от Сахары, который сильно варьирует по форме, цвету и размеру плода.
Картируя десятки тысяч паралогов, команда (включая Майкла Шаца из Университета Джонса Хопкинса, Джойс Ван Эк из Института Бойса Томпсона и Маттиаса Бенуа из INRAE) обнаружила ранее неизвестный ген в африканском баклажане, влияющий на размер плода. Его паралог имеет ту же функцию у томатов, и редактирование этого гена позволило повлиять на размер томата.
«Взаимный обмен знаниями между местными и основными культурами создает новые, предсказуемые пути для улучшения селекции. Это ключ к повышению разнообразия и устойчивости продовольственной системы», — говорит Маттиас Бенуа.
Определение функций родственных паралогов у разных видов может помочь улучшить урожайность, сроки цветения и разнообразие культур.