Генетические сокровища сорго открывают путь к улучшению сельхозкультур

Консорциум исследователей из Университета Квинсленда, Департамента сельского хозяйства, рыболовства и лесного хозяйства Квинсленда (DAFF Qld) и BGI обнаружил, что сорго, засухоустойчивая африканская культура, обладает гораздо большим генетическим разнообразием, чем считалось ранее. Исследование, опубликованное в Nature Communications, предоставляет бесценный ресурс для генетического улучшения сорго и других злаков.

Сорго — это не только продовольственная и кормовая культура, но и потенциальная основа для биотоплива. Его устойчивость к жаре и водному стрессу позволяет выращивать его в засушливых регионах в качестве основного продукта питания для 500 миллионов бедных людей в Африке и Азии. Сорго относится к тому же семейству, что рис (Oryza sativa), пшеница (Triticum aestivumLinn) и кукуруза (Zea mays). Особенности сорго, такие как небольшой диплоидный геном и фенотипическое разнообразие, делают его идеальной C4-моделью среди злаков.

Проведя полногеномное секвенирование, команда получила геномные данные 44 линий сорго, представляющих все основные расы культивируемого зернового сорго (Sorghum bicolor), а также его предков и аллопатрического азиатского вида S. propinquum. Анализ показал, что сорго обладает разнообразным первичным генофондом, но с пониженным разнообразием как в местных сортах, так и в улучшенных группах. Помимо S. bicolor, большой неиспользуемый резерв разнообразия существует в S. propinquum, и в работе представлен первый повторно секвенированный геном S. propinquum.

Анализ выявил у сорго сильную расовую структуру и сложную историю доместикации, включающую как минимум два отдельных события одомашнивания. Важнее то, что современное культивируемое сорго произошло от ограниченного образца расового разнообразия. Исследование идентифицировало 8 млн высококачественных SNP, 1.9 млн инделов, а также специфичные события потери и приобретения генов у S. bicolor, предоставив самый крупный на сегодняшний день набор данных по сорго.

«Одомашнивание культур и их генетическое улучшение — ключевые моменты для селекционных исследований. Наши совместные усилия дают бесценный генетический ресурс для изучения эволюции сорго и его генетического улучшения», — сказал Шуайшуай Тай, менеджер проекта из BGI. «BGI прилагает постоянные усилия для развития сельскохозяйственных исследований. Это еще один значительный прорыв, сделанный BGI в исследованиях популяционной геномики после риса, сои и кукурузы».