На протяжении многих тысячелетий фермеры выводили такие сорта кукурузы, которые оптимально адаптировались к местным условиям.
Новое исследование, опубликованное 6 февраля в журнале Nature Genetics, проанализировало около 4 500 сортов кукурузы, так называемых местных сортов, выведенных и выращенных фермерами из 35 стран Америки, чтобы выявить более 1 000 генов, определяющих рост -масштабная адаптация к окружающей среде.
«Исследование предоставило мощный каталог генов, необходимых кукурузе для адаптации к различным широтам и высотам по всему миру», - сказал старший автор Эдвард Баклер, генетик-исследователь Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США и адъюнкт-профессор. селекции и генетики растений в Институте геномного разнообразия в Корнелле.
«Требуется тысяча генов, чтобы приспособить растение к определенной широте и высоте, на которой оно выращивается. Это то, что мы здесь картируем», - сказал Баклер. Исследователи также определили гены, связанные со временем цветения - периодом между посадкой и появлением цветов, который является мерой скорости развития. Время цветения - это основной механизм, с помощью которого растения интегрируют информацию об окружающей среде, чтобы сбалансировать, когда производить семена, а не больше листьев.
«Время цветения - это черта, которая больше всего коррелирует со всеми остальными чертами», - сказал Баклер. Исследование показало, что более половины однонуклеотидных полиморфизмов (самая основная форма генетической изменчивости), связанных с высотой, также были связаны со временем цветения, что свидетельствует о тесной взаимосвязи между этими признаками.
Современные технологии, в том числе новый экспресс-эксперимент под названием F-One Association Mapping (FOAM), позволили исследователям использовать коллекцию различных сортов кукурузы, чтобы выяснить, какие гены важны для адаптации.
«С глобальным изменением климата в следующем столетии мы можем напрямую использовать эту информацию, чтобы выяснить, какие гены важны», чтобы значительно ускорить усилия по селекции кукурузы, сказал Баклер. «Мы используем мудрость фермеров за последние 10 000 лет, чтобы выращивать кукурузу следующего века».
Сара Хирн, молекулярный генетик из Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT) и ведущий научный сотрудник Seeds of Discovery по исследованию кукурузы, также является старшим автором статьи. Дж. Альберто Ромеро Наварро, докторант в области селекции растений и генетики, является первым автором статьи.
Хирн и его коллеги из CIMMYT представляли проект, руководили логистикой и проводили полевые испытания, в то время как Ромеро, Баклер и коллеги из Корнелла руководили геномным анализом данных.