Каталогизация генетической информации о ямсе
Ямс — основной продукт питания в Западной Африке, которая производит более 90% мирового урожая ямса ежегодно. Ямс играет ключевую роль в продовольственной безопасности, экономическом доходе и традиционной культуре региона.
Хотя в США его часто путают с бататом, ямс — совершенно другое растение. Клубни ямса гораздо более крахмалистые и сухие. Ямс родом из Африки и Азии, и большинство американцев никогда не пробовали настоящий ямс.
Несмотря на то что ямс — основная культура для Западной Африки, исследования по улучшению его генетического разнообразия или продуктивности были ограничены.
Исследователь Синсукэ Яманака занимается улучшением ресурсов для селекции ямса. Его работа недавно опубликована в журнале Crop Science.
Цель исследования — увеличить знания о генетической информации внутри ямса, чтобы помочь в будущих усилиях по выведению новых сортов. В настоящее время у селекционеров мало информации, поэтому Яманака создаёт своего рода «библиотеку» данных для будущих селекционеров ямса.
Существует более 600 видов ямса. Исследовательская группа сосредоточилась на белом гвинейском ямсе из-за его экономической важности.
Фермеры в тропической и субтропической Африке полагаются на ямс как на источник дохода. Но выращивать ямс непросто.
Ямс может расти до 11 месяцев до сбора урожая. Кроме того, мужские и женские цветки растут на разных растениях, что затрудняет правильное определение времени опыления для успешной селекции.
«Длинный цикл роста, непостоянство цветения между растениями и полиплоидия — основные ограничения в исследованиях по селекции ямса», — объясняет Яманака.
Помимо улучшения этих характеристик, выведение новых сортов может увеличить урожайность, улучшить кулинарные свойства и сократить время сбора урожая. Это было бы выгодно для фермеров.
Когда учёные занимаются селекцией, могут потребоваться годы, чтобы определить, какие растения обладают лучшими признаками для использования в качестве родительских. После выбора родительских растений процесс селекции продолжается путём перекрёстного опыления для создания новых, улучшенных потомков.
Предыдущие исследования были сосредоточены на сборе и характеристике генетического материала из стран «ямсового пояса» Западной Африки. Но поддержание этой большой коллекции — сложная задача. Исследователи хотели лучше понять физические и генетические вариации растений в коллекции.
Для этого они использовали молекулярные маркеры — сегменты ДНК, которые соответствуют определённым характеристикам растения. Это помогает исследователям предсказать, каким будет растение, на основе ДНК, а не выращивая и наблюдая за ним.
Команда использовала растительный материал более чем от 400 растений ямса, из которого была выделена ДНК для анализа.
Исследователям удалось сократить размер коллекции, исключив генетически схожие или не уникальные растения. Всего 100 растений ямса были признаны уникальными и составят новую, меньшую коллекцию.
Для каждого растения в новой коллекции были записаны важные агрономические признаки: количество стеблей на растение, период роста, количество клубней на растение, урожайность и вес клубня.
В терминах селекции это «мини-базовая коллекция». Подобные коллекции существуют для риса, проса и пальмы, среди других культур.
Этой меньшей коллекцией будет гораздо проще управлять и собирать из неё информацию. Создание новых, предпочтительных типов ямса поможет африканским фермерам.
Выведение лучших культур требует времени. Эта коллекция генетических ресурсов поможет учёным сэкономить время при оценке и отборе растений для селекции.
«Хотя наше исследование — это только начало лучшего использования широкого генетического разнообразия ямса, мы надеемся, что оно проложит путь к улучшению селекции ямса для фермеров», — говорит Яманака.