Картофель (изображение). Предоставлено: © jrperson / stock.adobe.com Картофель (изображение). Фото: © jrperson / stock.adobe.com Закрыть
Спустя более 20 лет после первого раскрытия генома человека ученые из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана и Института исследований селекции растений им. Макса Планка в Кельне впервые расшифровали чрезвычайно сложный геном Картошка. Это технически сложное исследование закладывает биотехнологическую основу для ускорения селекции более устойчивых сортов - многолетней цели селекции растений и важного шага к глобальной продовольственной безопасности.
Покупая картофель на рынке сегодня, покупатели вполне могут вернуться домой с разнообразием, которое уже было доступно более 100 лет назад. Популярны традиционные сорта картофеля. И все же этот пример также подчеркивает отсутствие разнообразия среди преобладающих сортов картофеля. Однако вскоре это может измениться: исследователи из группы генетика Корбиниана Шнеебергера смогли создать первую полную сборку генома картофеля. Это открывает путь к выведению новых, крепких сортов:
Картофель становится все более и более неотъемлемой частью рациона питания во всем мире, включая даже азиатские страны, такие как Китай, где рис является традиционным основным продуктом питания. Опираясь на эту работу, мы теперь можем внедрить геномную селекцию новых сортов картофеля, которые будут быть более продуктивными, а также устойчивыми к изменению климата - это может оказать огромное влияние на обеспечение продовольственной безопасности в ближайшие десятилетия».
Особенно низкое разнообразие делает растения картофеля восприимчивыми к болезням. Это может иметь серьезные последствия, особенно во время ирландского голода 1840-х годов, когда в течение нескольких лет почти весь урожай картофеля сгнил в земле, а миллионы людей в Европе страдали от голода просто потому, что единственный выращенный сорт не был устойчивым. к вновь появляющейся фитофторозу клубней. Во время Зеленой революции 1950-х и 1960-х годов ученым и селекционерам удалось добиться значительного повышения урожайности многих наших основных сельскохозяйственных культур, таких как рис или пшеница. Тем не менее, картофель не получил сопоставимого роста, и попытки вывести новые сорта с более высокой урожайностью по сей день остаются в значительной степени безуспешными..
Причина этого проста, но с ней трудно справиться - вместо того, чтобы наследовать по одной копии каждой хромосомы и от отца, и от матери (как у людей), картофель наследует по две копии каждой хромосомы от каждого родителя, что делает их видом с четырьмя копиями каждой хромосомы (тетраплоидными). Четыре копии каждой хромосомы также означают четыре копии каждого гена, и это делает очень сложным и трудоемким создание новых разновидностей, которые обладают желаемой комбинацией индивидуальных свойств; более того, множественные копии каждой хромосомы также делают реконструкцию генома картофеля гораздо более сложной технической задачей, чем в случае с геномом человека.
Исследователи преодолели это давнее препятствие, используя простой, но элегантный прием. Вместо того, чтобы пытаться отличить четыре, часто очень похожие, копии хромосом друг от друга, Корбиниан Шнебергер вместе со своим коллегой Хекуаном Суном и другими сотрудниками обошли эту проблему, секвенировав ДНК большого количества отдельных клеток пыльцы. В отличие от всех других клеток каждая пыльцевая клетка содержит только две случайные копии каждой хромосомы; это облегчило реконструкцию последовательности всего генома.
Обзор полной последовательности ДНК культивируемого картофеля может значительно облегчить селекцию и уже много лет является целью ученых и селекционеров. Имея в руках эту информацию, ученые теперь могут более легко идентифицировать варианты генов, ответственные за желательные или нежелательные явления.