Раскрытие генетической основы признаков гороха Менделя улучшает селекцию сельскохозяйственных культур и устойчивость к болезням, что способствует глобальной продовольственной безопасности.
Недавнее исследование в Nature наконец-то идентифицировало генетические факторы, лежащие в основе всех семи признаков, которые Грегор Мендель изучал у растений гороха, завершив 160-летнюю головоломку. Эксперименты Менделя в 1860-х годах заложили основу генетики, раскрыв, как наследуются признаки. Он наблюдал предсказуемые закономерности в таких признаках, как форма семян и цвет цветков, но конкретные ответственные гены оставались неуловимыми более века.
Исследователи использовали секвенирование нового поколения для анализа ДНК более 697 вариантов растений гороха. Этот массивный набор данных, эквивалентный почти 14 миллиардам страниц текста, позволил им создать всеобъемлющую генетическую карту. Анализ выявил более сложную структуру популяции внутри рода Pisum, чем было известно ранее.
Исследование выявило новые аллельные варианты для ранее охарактеризованных признаков, таких как форма семян и цвет цветков. Например, был обнаружен новый вариант, который мог восстановить фиолетовые цветки у растений с белыми цветками. Команда также определила гены, ответственные за цвет стручка, форму стручка и положение цветка, признаки, которые ранее не были охарактеризованы.
В частности, они обнаружили, что делеция вблизи гена ChlG нарушает синтез хлорофилла, вызывая образование желтых стручков. Изменения вблизи гена MYB и в генах, кодирующих пептид CLE, привели к образованию перетянутых стручков. Делеция в гене киназы корецептора, подобного CIK, вместе с модифицирующим локусом была связана с появлением цветков на конце стебля.
Эта подробная генетическая карта также выявила 72 других сельскохозяйственно значимых признака. К ним относятся архитектура семян, стручков, цветков, листьев, корней и растений. Это богатство информации открывает большие перспективы для повышения урожайности, повышения устойчивости к болезням и улучшения адаптации к окружающей среде.
Выявляя генетическую основу признаков Менделя и открывая новые генетические взаимодействия, это исследование предоставляет ценные инструменты для улучшения сельскохозяйственных культур. Это может привести к созданию более устойчивых и продуктивных культур, что принесет пользу сельскому хозяйству и продовольственной безопасности во всем мире.