Фото: із відкритих джерел
Департамент первинних галузей і регіонального розвитку Західної Австралії (DPIRD) запустив трирічний дослідницький проєкт, покликаний зробити технологію подвоєних гаплоїдів (doubled haploid, DH) швидшою та дешевшою для селекції пшениці й ячменю. Ініціативу співфінансує GRDC, а партнерами виступають LongReach Plant Breeders та InterGrain.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на сайт Global Agriculture.
Департамент первинних галузей і регіонального розвитку Західної Австралії (DPIRD) оголосив про старт трирічного дослідницького проєкту, який має підвищити ефективність використання технології подвоєних гаплоїдів (doubled haploid, DH) у селекції пшениці та ячменю. Проєкт співфінансує Grains Research and Development Corporation (GRDC); до роботи також залучені дві комерційні селекційні компанії Австралії — LongReach Plant Breeders та InterGrain.
DH-селекція дає змогу отримувати генетично однорідні, стабільні лінії за одне покоління. Для порівняння, у традиційній селекції на досягнення подібної стабільності зазвичай потрібно шість-вісім поколінь самозапилення, що розтягує процес на роки. Саме тому DH-підхід став стандартним інструментом у програмах селекції пшениці та ячменю в різних країнах.
Як працює DH-технологія і де «вузьке місце»
Описаний у матеріалі підхід базується на культурі пиляків: у лабораторних умовах з пиляка (частини квітки, що утворює пилок) беруть незрілі пилкові клітини — мікроспори — і стимулюють їх розвиватися в ембріони в чашці, а не в пилкові зерна. Оскільки такі ембріони мають лише половину нормального набору хромосом, далі застосовують хімічну обробку для подвоєння числа хромосом — у результаті отримують стабільну фертильну рослину «в один крок».
Втім, на практиці метод працює нерівномірно: багато сортів і генотипів пшениці та ячменю слабко реагують на наявні протоколи культури пиляків. Це проявляється в низькому виході рослин, появі стерильних рослин або рослин без зеленого пігменту (альбіносів), які не виживають. Така нестабільність і є ключовим технічним обмеженням для ширшого застосування DH у селекційних програмах.
Що саме досліджуватимуть у межах проєкту
DPIRD повідомляє, що проєкт використовуватиме порівняльну геноміку та транскриптоміку — тобто зіставлення ДНК-послідовностей і аналіз того, які гени «вмикаються» в різних генотипах пшениці та ячменю. Мета — ідентифікувати гени, які контролюють три критичні етапи DH-процесу:
- подвоєння хромосом;
- індукцію ембріонів;
- регенерацію «зелених» рослин (отримання здорових зелених фертильних рослин замість стерильних або альбіносних).
Окремий напрям роботи — тестування транзиторного (тимчасового) приглушення та експресії генів: методики, яка тимчасово вмикає або вимикає конкретні гени в клітині без постійної зміни ДНК і без передачі змін наступним поколінням. У матеріалі підкреслюється, що це відрізняє підхід від генетичного редагування або генетичної модифікації, оскільки тривалих змін у генетичному коді не вносять.
Також дослідники планують розібратися, чому так зване «овary-conditioned» поживне середовище (середовище, яке контактувало з тканиною зав’язі) у практиці, за спостереженнями, допомагає мікроспорам розвиватися в DH-лінії, хоча молекулярні механізми цього ефекту наразі залишаються недостатньо зрозумілими.
Що це може дати селекції та агровиробникам
У публікації зазначено, що для селекційних компаній більш надійний і дешевший DH-конвеєр означає коротші цикли створення сортів і менші витрати на R&D: менше невдалих спроб культури пиляків — менше втрат лабораторного часу та площ у теплицях на кожну успішну лінію. У перспективі це може пришвидшити вихід на ринок нових сортів пшениці та ячменю з ознаками, на які зазвичай орієнтується селекція, зокрема стійкістю до хвороб, посухостійкістю або поліпшеними показниками якості зерна.
Проєкт очолює дослідник DPIRD доктор Йонг Хан. У GRDC, за словами старшої менеджерки з генетичних технологій докторки Джессіки Гайлз, мета — зробити селекційні інструменти загалом ефективнішими та економічнішими для програм селекції. Очікується, що результати також будуть інтегровані в ширшу ініціативу GRDC Accelerating Genetic Gain Strategic Initiative, спрямовану на прискорення розробки сортів у межах кількох проєктів.