Фото: із відкритих джерел
Французькі науковці проаналізували 21 рік даних комерційної селекційної програми цукрових буряків і простежили, як сучасне гібридне насінництво змінювало генетичну структуру батьківських пулів. Результати можуть допомогти точніше керувати різноманіттям і стійкістю до хвороб у майбутніх гібридах.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на сайт Global Agriculture.
Дослідники INRAE, Université Paris-Saclay та AgroParisTech у співпраці з United Beet Seeds опублікували в журналі Theoretical and Applied Genetics (онлайн 19 вересня) геномний розбір того, як упродовж двох десятиліть змінювалися батьківські лінії в комерційній програмі селекції цукрових буряків. Аналіз охопив період 1998–2018 років і був поділений на три селекційні «ери».
У роботі йдеться про насінництво цукрових буряків за схемою тристороннього гібридизаційного схрещування (three-way hybrid breeding). За описом авторів, спочатку чоловічо-стерильну жіночу лінію (ознака cytoplasmic male sterility, що унеможливлює самозапилення) схрещують із лінією-«підтримувачем», отримуючи гібридного жіночого батька. Далі його схрещують із окремою пилкоутворювальною чоловічою лінією, формуючи насіння, яке й потрапляє до виробника. Окремо згадується ознака моногермії (коли одна насінина дає один проросток, а не «гніздо»), що важливо для точного механізованого висіву.
Що показали дані 1998–2018 років
Команда проаналізувала геномні дані 1 285 селекційних ліній і 11 099 індивідуально генотипованих рослин. Один із ключових висновків — поступове зростання генетичної відстані між «чоловічим» і «жіночим» пулами.
- Показник диференціації між пулами (Fst) зріс з 0,25 до 0,27.
- Частка генетичних маркерів із сильною диференціацією між пулами збільшилася з 19,3% до 22,7%.
- Різноманіття всередині чоловічого пулу, за індексом дослідження, дещо знизилося — з 0,35 до 0,33.
У матеріалі це пояснюють як наслідок керування гетеротичними пулами (heterotic pool management): підтримання більшої відмінності між батьківськими групами має підсилювати гібридну силу потомства. Водночас автори звертають увагу, що зниження різноманіття в одному з пулів — типовий ефект повторного добору, за яким варто стежити, аби він не став «вузьким місцем» у селекційному конвеєрі.
Ділянки геному під найсильнішим добором
Окремо дослідження ідентифікує ділянки геному, де селекційний тиск був найвищим. Зокрема, на хромосомі 3 описано регіон із геном Rz1, пов’язаним зі стійкістю до ризоманії — ґрунтової вірусної хвороби, яку переносить ґрунтовий грибоподібний організм. У публікації зазначено, що ризоманія може знижувати врожайність на 50% і більше у сприйнятливих сортів.
За даними авторів, у цьому регіоні виявили дві різні версії, які майже повністю «розділені» між пулами: одна версія траплялася більш ніж у 90% чоловічих ліній, інша була зосереджена у жіночому пулі. Це, на думку дослідників, демонструє, як ключова ознака стійкості може закріплюватися в конкретній частині селекційної структури.
Ще один сигнал добору стосується регіону навколо гена BvBTC1, який контролює болтинг (передчасний перехід до цвітіння). У статті наголошується, що болтинг до збирання врожаю погіршує цукристість, адже буряк — дворічна культура і має цвісти на другий рік. У цьому регіоні автори описують 15 різних версій гена, розподілених між пулами у взаємодоповнювальних патернах.
Як швидко поширюється нова ознака в комерційній програмі
Третій блок результатів стосується динаміки впровадження нової ознаки. За даними дослідження, регіон толерантності до нематод на хромосомі 5, спрямований проти бурякової цистоутворювальної нематоди, ввели в програму на початку 2000-х. Його присутність у лініях зросла з 9% у найранішій «ері» до 43% у найпізнішій.
Що це означає для селекції та насінництва
Практична цінність таких даних — у більш прозорому розумінні того, як у реальній комерційній програмі змінюються батьківські пули під впливом добору на конкретні ознаки (стійкість до ризоманії, контроль болтингу, толерантність до нематод) і як це відбивається на генетичній дистанції та різноманітті. Для селекціонерів це може бути орієнтиром у балансі між підтриманням гетерозису та збереженням достатньої генетичної бази всередині пулів.