Пангеном раскрывает потенциал ближайшего дикого родственника ячменя
Международная исследовательская группа под руководством Института IPK Лейбница создала пангеном ближайшего дикого родственника ячменя, Hordeum bulbosum. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Дикие родственники культурных растений — важный источник генетического разнообразия для улучшения сельскохозяйственных культур и ценный резервуар устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам.
Для исследования была собрана панель из 263 разнообразных генотипов H. bulbosum из природных популяций Средиземноморья и генных банков. Коллекция включает как диплоидные, так и тетраплоидные цитотипы. Команда собрала и аннотировала десять референсных геномов хромосомного масштаба для H. bulbosum.
Ключевые выводы о геноме:
- Тетраплоидные формы имеют два происхождения: в Греции и в Юго-Западной Азии.
- Азиатские тетраплоиды возникли 1–2 миллиона лет назад, а греческие — в последние 100 000 лет.
- Оба типа теперь скрещиваются, что позволяет полиплоидам обогащать своё геномное разнообразие.
- Несмотря на то, что H. bulbosum — ближайший дикий родственник ячменя (расхождение ~4.5 млн лет), его геном эволюционировал иначе.
- Геном ячменя расширился, в основном, на концах хромосом.
Практическое применение:
На основе референсных геномов команда расшифровала структуру локуса устойчивости Ryd4 примерно через 40 лет после его интрогрессии из H. bulbosum в ячмень. Этот локус обеспечивает качественную устойчивость к разрушительному вирусу жёлтой карликовости ячменя (barley yellow dwarf virus) и близок к внедрению в коммерческие сорта.
Значение исследования:
- Для селекции: Наличие последовательностей геномов диких родственников позволит проводить более целенаправленную интрогрессионную селекцию в будущем.
- Для генетических ресурсов: Систематическая геномная характеристика культурных растений и их диких родственников — важная фундаментальная работа для лучшего доступа к генетическим ресурсам растений. Это движущая сила для эволюции генного банка из хранилища семян в биоцифровой ресурсный центр.