Дослідники секвенували новий геном квасолі, який допоможе збільшити врожаї в схильних до посухи регіонах
Міжнародна група дослідників повністю секвенувала геном кліматично стійкої квасолі, яка може підвищити продовольчу безпеку в регіонах, схильних до посухи.
Секвенування гіацинтової квасолі або “лабораторної квасолі” відкриває шлях до ширшого вирощування цієї культури, приносячи харчові та економічні вигоди, а також вкрай необхідну різноманітність для глобальної харчової системи.
Рослина походить з Африки і культивується в тропіках, виробляючи дуже поживні боби, які використовуються в їжу та на корм худобі. Він надзвичайно стійкий до посухи та процвітає в різних середовищах та умовах, сприяючи продовольчій та економічній безпеці та покращуючи родючість ґрунту шляхом фіксації азоту. Lablab також використовується в медицині в деяких областях і містить біоактивні сполуки з фармакологічним потенціалом.
Адаптивність рослини свідчить про високу генетичну різноманітність, що означає можливість вибору різних адаптивних генотипів для різних середовищ і кліматичних умов. Але потенціал Lablab щодо генетичного вдосконалення для підвищення його продуктивності та сприяння ширшому вирощуванню – особливо в районах, схильних до посухи – ще не повністю використаний.
“Коли справа доходить до оцінки врожаю, люди часто зосереджуються на його світовій ринковій вартості в доларах США, — сказав Кріс Джонс, керівник програми з розробки кормів і фуражу в Міжнародному науково-дослідному інституті тваринництва (ILRI), що базується в Кенії, і один з провідні автори нового дослідження в Nature Communications, яке ділиться результатами роботи. – Однак для фермерів, яким важко виробляти достатньо їжі, цінність такої культури, як лаблаб, неймовірно висока. Хоча він може вирощуватися в менших масштабах порівняно з основними культурами, його вплив на продовольчу безпеку може бути значним, і ми повинні це визнати”.
Важливі генетичні ознаки
Дослідники визначили геномне розташування важливих агрономічних ознак, що стосуються врожайності та розміру насіння/рослин. Вони задокументували організацію генів-інгібіторів трипсину, які пригнічують ключовий фермент у процесі травлення у людей. Це надає можливості для цілеспрямованого розведення, щоб зменшити ці антипоживні властивості.
Вони також відстежили історію одомашнення лаблаба, підтвердивши, що це сталося паралельно, у двох різних місцях. Марк Чепмен, інший провідний автор дослідження та доцент Саутгемптонського університету, сказав: “Це захоплююче відкриття, яке відкриває двері для вивчення того, чи можуть агрономічні ознаки розвиватися більше одного разу за допомогою одних і тих самих генів чи за різних шляхів можуть розвиватися, щоб дати той самий результат. Зібрана ця інформація є цінним ресурсом для генетичного вдосконалення”.
Диверсифікація глобальної продовольчої системи
Лабораторна квасоля є однією з довгого списку “культур-сиріт”: місцевих видів, які відіграють важливу роль у місцевому харчуванні та засобах існування, але їм мало приділяють уваги селекціонери та дослідники.
Три основні культури, які наразі забезпечують понад 40 відсотків споживання калорій у всьому світі – пшениця, рис і кукурудза – отримують основну частину зусиль із селекції та покращення врожаю. З такою малою різноманітністю у вирощуванні сільськогосподарських культур глобальна продовольча система вразлива до екологічної та соціальної нестабільності. Недостатньо використовувані культури, такі як lablab, є ключем до диверсифікованих і стійких до кліматичних змін харчових систем, а розведення з використанням геному є однією з багатообіцяючих стратегій підвищення їх продуктивності та впровадження.
Олувасейі Шоринола, ще один із провідних авторів дослідження з Міжнародного дослідницького інституту тваринництва (ILRI) і запрошений науковець Центру Джона Іннеса у Великобританії, сказав: “Перша зелена революція була досягнута з такими основними культурами, як пшениця та рис. Посібники-сироти, такі як lablab, можуть прокласти шлях для наступної зеленої революції”.
Дослідження під керівництвом Африки
Сам процес дослідження також був новаторським завдяки своїй інклюзивності. “Хоча за останні кілька років було секвеновано багато африканських корінних культур, у більшості цих робіт африканські вчені були недостатньо представлені, а коли ми брали участь, ми були на задньому сидінні, — сказав Мекі Шехабу, інший співавтор. дослідження та науковець ILRI в Ефіопії. – Особливість цього проєкту полягає в тому, що його очолюють африканські вчені у співпраці з вченими з міжнародних інститутів.”
Щоб це сталося, проєкту довелося подолати контекстуальні обмеження, такі як відносна відсутність на континенті засобів секвенування та високопродуктивної обчислювальної інфраструктури, а також необхідних можливостей для біоінформатики. Дослідники вирішували ці проблеми, використовуючи нові недорогі портативні платформи секвенування, здійснюючи поглиблене нарощування потенціалу (включно з восьмимісячним навчанням з біоінформатики в Африці) і ретельно працюючи над сприянням справедливої міжнародної співпраці.
У майбутньому команда очікує, що цей ресурс надихне роботу з генетичного вдосконалення лабораторії та інших маловикористовуваних місцевих культур з метою збільшення доступності їжі та кормів на африканському континенті та за його межами.
Збірка геному на рівні хромосоми та геномний ресурс популяції для прискорення лабораторного розведення рослин-сиріт доступні в Інтернеті в Nature Communications.
Також читайте: