Ключевые геномные участки для повышения урожайности пшеницы определили ученые
Светлана ДАРЕНСКИХ, «ГлавАгроном»
Группа аргентинских исследователей совершила прорыв, который может помочь повысить урожайность пшеницы. Исследование, проведенное под руководством Фернанды Гонсалес из CONICET Северо-западного центра исследований Буэнос-Айреса (CIT NOBA) и INTA Pergamino, выявило два участка генома пшеницы, связанные с озерненностью колоса. По мнению наших ученых, это второй из факторов получения высокой урожайности зерновых культур после густоты продуктивного стеблестоя.
В ходе обширных полевых испытаний команда подтвердила наличие двух локусов количественных признаков (QTL), названных
- QFFE.perg-5A и
- QFEm.perg-3A,
которые влияют на репродуктивную эффективность пшеницы. QTL – это участки ДНК, содержащие гены, которые коррелируют с такими измеряемыми признаками, как высота растения или урожайность. В данном случае QTL связаны с увеличением количества зёрен в колосе.
Пшеница является основным продуктом питания для миллионов людей по всему миру. Аргентина производит в среднем около 19 миллионов тонн пшеницы в год, из которых от 6 до 7 миллионов тонн потребляется внутри страны, а остальное экспортируется. Развитие базовых и технологических знаний, которые позволяют нам более эффективно и устойчиво повышать урожайность, может, во-первых, улучшить национальное производство и экспортный баланс, а во-вторых, способствовать глобальной продовольственной безопасности,
Хотя ранее QTL были выявлены на уровне отдельных растений, в этом новом исследовании их влияние проверялось в реальных полевых условиях. Такой подход учитывает такие факторы, как конкуренция между растениями и стрессовые факторы окружающей среды.
В полевых условиях мы наблюдали как QTL QFFE.perg-5A влиял на урожайность во всех изученных вариантах, в то время как влияние QTL QFEm.perg-3A зависело от условий окружающей среды. Что касается QTL QFFE.perg-5A, было установлено, что при наличии благоприятного аллеля количество зёрен на м2 и урожайность пшеницы увеличивались на 8% и 5% соответственно. Мы смогли установить, что это улучшение было следствием не только повышения репродуктивной способности колосьев, но и увеличения количества колосьев на м2,
Эти результаты могут быть использованы селекционными компаниями для отбора высокоурожайных сортов пшеницы.
Выявленные QTL могут быть использованы для отбора линий в процессе селекции с целью получения сортов пшеницы с более высокой урожайностью,
Заглядывая в будущее, можно сказать, что эти наработки могут привести исследователей к конкретным генам, отвечающим за повышение урожайности, что открывает путь для редактирования. Гонсалес отметил, что команда активно работает над выявлением генов-кандидатов.
Исследование может иметь значение и для других культур, помимо пшеницы.
То, что мы обнаружили у пшеницы, может дать ключ к пониманию аналогичных механизмов у таких культур, как ячмень, рис или кукуруза. Фактически, в той части генома, которую мы идентифицировали, мы находим гены-кандидаты, функции которых уже были описаны у других культур, что подтверждает идею о том, что это общие для зерновых механизмы. Это открывает возможности для сравнительных исследований и более интегрированных стратегий селекции разных видов,
Исследование основано на более чем 15-летней работе команды Гонсалеса, которая впервые выявила, что репродуктивная эффективность колоса является перспективным признаком для повышения урожайности пшеницы в аргентинских сортах.
В настоящее время несколько компаний, занимающихся селекцией, связались с нами, чтобы начать использовать результаты нашей работы, отбирая линии, обладающие выявленными нами благоприятными QTL для повышения урожайности. Эти данные общедоступны и могут быть бесплатно использованы всеми компаниями,
Результатами работы ученых делится Национальный совет по научно-техническим исследованиям Аргентины, также они были опубликованы в научном журнале Field Crops Research.
Агрохолдинг СТЕПЬ проводит селекционные испытания нового сорта озимой пшеницы
Потенциал урожайности зерновых в условиях изменения климата: как его раскрыть?