Расшифрован геном жемчужного проса — ключ к засухоустойчивости

Международный консорциум под руководством биолога Вольфрама Векверта опубликовал последовательность генома жемчужного проса (Cenchrus americanus, синоним Pennisetum glaucum) — важнейшей засухоустойчивой культуры для засушливых регионов Африки и Азии. Это растение критически важно для мелких и средних фермеров, которые выращивают его без масштабного орошения. Жемчужное просо сохраняет хороший урожай в условиях засухи и жары, когда рис, кукуруза или пшеница уже не дают зерна.

Генетическое разнообразие растений, особенно в контексте глобального изменения климата, — ключевой ресурс для адаптации сельского хозяйства. Исследование этой естественной генетической вариативности является одним из главных сокровищ человечества. Именно генетическое разнообразие внутри видов, родов и семейств растений позволит справиться с последствиями климатических изменений.

Жемчужное просо — это C4-растение, демонстрирующее высокую устойчивость к засухе, однако молекулярные механизмы этой устойчивости оставались малоизученными.

Геном как основа для исследований

«Первый шаг к выяснению молекулярных механизмов у любого организма — от растений до животных и микробов — это секвенирование и анализ их генома, протеома и метаболома», — говорит системный биолог Вольфрам Векверт, руководитель исследования из Венского университета.

Консорциум, при участии Венского университета, не только секвенировал геном жемчужного проса, но и проанализировал 994 дополнительные селекционные линии и дикие типы, чтобы выявить молекулярные особенности, связанные с устойчивостью к засухе на уровне генома. «Кроме того, это исследование закладывает основу для маркер-ориентированной селекции», — отмечает координатор геномного проекта Раджив Варшней.

От генома к физиологии

В связанном исследовании Ариндам Гхатак, Палак Чатурведи, Вольфрам Векверт и другие члены команды изучили засухоустойчивость жемчужного проса с точки зрения изменений в метаболоме и протеоме. Эти работы позволили сформулировать первые молекулярно-физиологические гипотезы о том, как растение адаптируется к дефициту воды и жаре, сохраняя при этом приемлемый урожай. Начальная геномная информация о жемчужном просе была необходима для проведения этих исследований.

Работа ведется в рамках деятельности некоммерческих исследовательских организаций, таких как ICRISAT (Индия) — аналог известного CIMMYT, — которые действуют под эгидой CGIAR и занимаются исследованиями и созданием общедоступных биобанков для устойчивой селекции и защиты генетического разнообразия сельскохозяйственных культур.