Стародавнє зерно розкриває генетичні секрети того, як зробити хлібну пшеницю більш стійкою
Ґрунтуючись на репутації Близького Сходу як одного з історичних місць одомашнення зернових культур, команда під керівництвом KAUST склала першу повну карту геному стародавнього зерна, відомого як однозернянка.
Робота опублікована в журналі Nature .
Послідовність довжиною в 5,2 мільярда букв дає уявлення про еволюційне походження різних видів пшениці. Це могло б допомогти фермерам і селекціонерам вивести сорти м'якої пшениці з підвищеною стійкістю до хвороб, вищою врожайністю і поліпшеною витривалістю.
"Розуміючи генетичне розмаїття та еволюційну історію однозернянки, дослідники тепер можуть використати її потенціал для майбутньої селекції та розроблення більш стійких і поживних сортів пшениці", - каже Ханін Ахмед, один із перших авторів дослідження та колишній доктор наук. Д. студентка КАУСТ.
Однозернянка - один із найстаріших у світі одомашнених злаків, що народився понад 10 000 років тому в родючих регіонах Близького Сходу, де почалося його вирощування. Однозернянка, відома як Triticum monococcum, досі вживається в їжу завдяки своєму унікальному смаку та численним поживним властивостям. Однак його значення у світовому виробництві продуктів харчування протягом тисячоліть поступово знижувалося в міру зростання популярності хлібної пшениці.
Різновиди м'якої пшениці, як правило, дають вищі врожаї, що робить їх економічно вигіднішими для великомасштабного комерційного сільського господарства. Проте, порівняно зі своїми дикими побратимами, сучасна м'яка пшениця має меншу генетичну різноманітність, і багато селекціонерів тепер стурбовані тим, як існуючі культури житимуть перед зміною клімату та нових загроз хвороб.
Входить однозернянка. Оскільки стародавнє зерно зберегло більший генофонд, воно може містити генетичні секрети, необхідні для вирощування м'якої пшениці, яка зможе продовжувати годувати населення світу.
Картина Triticum monococcum, на якій показано одомашнене (ліворуч) і дике (праворуч) колосся однозернянки. 70х50 см, папір, акварель. Надано: © 2023 Робін Палескандоло для Центру землеробства пустель KAUST.
Щоб розкрити ці секрети, команда під керівництвом Саймона Краттінгера та Джессі Поланда з KAUST застосувала комбінацію технологій секвенування ДНК для створення високоякісних геномних збірок як диких, так і одомашнених сортів однозернянки.
Дослідники раніше припускали, що еволюція пшениці була стійким процесом з обмеженим змішуванням різних видів пшениці. Але, за словами Краттінгер, «наші геномні аналізи тепер показують, що історія пшениці набагато складніша і пов'язана з великою кількістю змішувань і потоків генів між різними видами пшениці», включаючи однозернянку, яка, ймовірно, зростала в безпосередній близькості від інших сортів пшениці. що призвело до змішування ДНК між двома близькими видами, яке залишається очевидним і до цього дня.
Так само, як людський геном містить послідовності наших двоюрідних братів-неандертальців, так і геном сучасної м'якої пшениці рясніє залишками ДНК однозернянки.
Справді, введення генів однозернянки в минулому, можливо, відіграло роль у тому, щоб допомогти м'якій пшениці адаптуватися до кліматичних умов, що змінюються, зазначає Краттінгер. І якщо судити з історії, те саме можна сказати і про майбутнє, особливо за допомогою сучасних методів селекції, керованих на молекулярному рівні.
"Ресурси нашої лабораторії допоможуть точно перенести корисні гени однозернянки в м'яку пшеницю", - зауважив Краттінгер.
Також читайте: