Удвоения целого генома связаны с высокой масличностью ключевых культур

Масличные культуры имеют ключевое значение для питания человека и промышленности благодаря способности производить и накапливать в семенах большое количество масла. В условиях постоянного роста мирового спроса на растительные масла существует острая необходимость в поиске новых высокоурожайных масличных растений и повышении масличности существующих культур. Решение этих задач требует глубокого понимания генетических механизмов биосинтеза масла.

7 июня 2024 года исследователи из Ланьчжоуского университета, Педагогического университета Шаньси и других учреждений опубликовали результаты в журнале Horticulture Research. Они изучили роль событий удвоения целого генома (Whole Genome Duplications, WGDs) в биосинтезе масла у различных масличных культур, проанализировав геном растения Elaeagnus mollis. Исследование даёт ключевое понимание того, как WGDs стимулируют эволюцию генов биосинтеза масла, значительно повышая продуктивность масличных культур.

Команда собрала полный геном Elaeagnus mollis, выявив два древних события WGD, которые расширили генетический «инструментарий» для биосинтеза масла. Примечательно, что 74% генов, участвующих в производстве масла, оказались дубликатами, возникшими в результате WGD. Эта закономерность была подтверждена и для других основных масличных культур, таких как рапс и подсолнечник, что подчёркивает решающую роль WGDs в путях биосинтеза масла.

В отличие от них, у немасличных растений вклад WGDs был ограничен, и они больше полагались на другие механизмы дупликации генов. Результаты подчёркивают уникальное эволюционное преимущество, которое WGDs дают масличным культурам, способствуя более высокому содержанию масла и специализации метаболических путей, что поддерживает их адаптацию и продуктивность.

«WGDs являются критически важными драйверами генетического разнообразия и инноваций, особенно в биосинтезе масла», — заявил доктор Шэндань У, старший автор исследования.

«Наше исследование показывает, как эти удвоения неоднократно формировали пути биосинтеза масла у различных культур, открывая новые возможности для стратегий селекции и улучшения сельскохозяйственных растений с целью повышения масличности».

Эти результаты дают ценное представление о генетической эволюции масличных культур, выделяя WGDs как ключевой фактор усиления биосинтеза масла. Эти знания могут направлять будущие селекционные программы, нацеленные на увеличение содержания масла, что поможет удовлетворить растущий мировой спрос на растительные масла.

Кроме того, понимание этих генетических процессов может поддержать усилия по повышению устойчивости и адаптивности культур перед лицом меняющихся сельскохозяйственных вызовов.