Со времен сельскохозяйственной революции около 12 000 лет назад люди селекционно разводили растения с желаемыми характеристиками, такими как высокая урожайность зерна и устойчивость к болезням. Со временем Triticum aestivum, иначе известная как хлебная пшеница, стала одной из самых важных сельскохозяйственных культур в мире. Вместе с растущим населением и изменением климата увеличивается спрос на пшеницу с более высокой урожайностью и дополнительной устойчивостью.
Однако уже несколько лет средняя прибавка урожая пшеницы стагнирует. В новом международном исследовании генетическое разнообразие 487 генотипов пшеницы, происходящих из больших частей мира, было каталогизировано и сопоставлено с агрономическими признаками. Карта этого богатого пула генетического разнообразия мягкой пшеницы подчеркивает наши современные знания о происхождении пшеницы и открывает новые возможности в современной селекционной селекции пшеницы.
Эволюция пшеницы представляет собой сложную историю гибридизации и потоков генов, которая привела к аллогексаплоидному (с шестью наборами хромосом) Triticum aestivum, виду пшеницы, который мы сегодня знаем как мягкую пшеницу. Современная хлебная пшеница возникла в Плодородном полумесяце около 10 000 лет назад, и ее генофонд был сформирован людьми в результате одомашнивания и выращивания. Сегодня высокоурожайные сорта Triticum aestivum можно найти по всему миру, каждый сорт адаптирован к конкретной среде, в которой он выращивается, что делает пшеницу одним из трех самых важных видов сельскохозяйственных культур в мире для обеспечения человека калориями и белком.
Растущий спрос на пшеницу, начало глобального потепления и переход западного земледелия от интенсивного земледелия вынуждают селекционеров к дальнейшей адаптации и улучшению современных видов мягкой пшеницы. Однако для отбора и выведения новых сортов пшеницы с новыми и улучшенными признаками селекционерам требуются растения с генетическими вариациями для селекции и комбинирования в процессе селекции. Новое международное исследование мягкой пшеницы выявило знания об обширном и богатом генофонде для будущих улучшений селекции Triticum aestivum.
В этом исследовании были секвенированы экзомы 487 генотипов пшеницы из 68 стран мира, включая местные сорта, культурные сорта, а также современные сорта. Институт генетики растений и исследований сельскохозяйственных культур им. Лейбница (IPK Gatersleben) смог внести свой вклад в это, предоставив образцы пшеницы из Федерального банка генов Ex situ. Используя эталонную последовательность Refseqv1.0 стародавнего сорта мягкой пшеницы «Китайская весна», которая была опубликована «Международным консорциумом по секвенированию генома пшеницы» (IWGSC) в 2017 году, сотрудничающие исследователи смогли составить всесторонний обзор геномного разнообразия пшеницы. на генном, хромосомном и субгеномном уровнях. Это позволило им уточнить и расширить модель эволюции пшеницы и расшифровать генетическое происхождение современных видов пшеницы. Таким образом, линия твердой пшеницы была подтверждена как наиболее вероятный предок сегодняшней культивируемой зародышевой плазмы мягкой пшеницы. Кроме того, исследуя следы селекции пшеницы, ученые продемонстрировали влияние расширения ареала и аллельных вариантов, отобранных с начала одомашнивания пшеницы..
Представленные данные являются еще одним шагом на пути к сборке «пангенома» пшеницы - описания всех генов и генетических вариаций пшеницы, которые будут ценным ресурсом как для исследователей растений, так и для селекционеров пшеницы. Тем не менее, исследование в его нынешнем виде уже раскрывает богатый ресурс генетических данных, которые можно использовать для улучшения генетических признаков мягкой пшеницы, от адаптации к окружающей среде до повышения урожайности и устойчивости к болезням. Кроме того, результаты иллюстрируют наши текущие знания о происхождении мягкой пшеницы, подчеркивая нашу культурную историю как фермеров и селекционеров.