Выявление генов устойчивости у образцов ячменя

Цель предварительной селекции (пребридинг) – адаптировать устойчивость и урожайность имеющегося селекционного материала к изменяющимся условиям окружающей среды. Чтобы получить необходимое для этого генетическое разнообразие, селекционеры скрещивают собственный селекционный материал с селекционным материалом, взятым из генных банков.

Предварительная селекция это многоступенчатый процесс, сопровождающийся многократным обратным скрещиванием", - говорит селекционер Клаус Ольдах. "Экзотический материал из банка генов действительно может содержать желаемые индивидуальные признаки. Но в основном в нем содержатся такие нежелательные характеристики, как недостаточная устойчивость к полеганию, чрезмерная высота, мелкосемянность или низкая урожайность".

По этой причине для успешной селекции важно как качество имеющегося селекционного материала, так и правильный отбор экзотического материала, используемого при скрещивании. Генный банк Института генетики растений и исследования культурных растений имени Лейбница (IPK) содержит более 22 000 образцов семян ячменя.

Посмотреть видео о предварительной селекции сортов ячменя

"У нас под рукой огромный выбор образцов, но мы не можем знать, какой образец семян обладает нужной нам устойчивостью", - говорит Ольдах. Описания, прилагаемые к образцам семян в генном банке, обычно содержат только географическую и временную информацию, то есть, где и когда был собран образец. Чтобы облегчить получение более подробной информации из генного банка, KWS объединила усилия с другими семеноводческими компаниями в исследовательском проекте под названием SHAPE.

Данный проект, который возглавляет Институт генетики растений и исследования культурных растений имени Лейбница, направлен на исследования структурного разнообразия генома для селекции ячменя. Проект финансируется Министерством образования и научных исследований Германии. Его также поддерживают Центр Гельмгольца в Мюнхене, Институт молекулярной физиологии растений имени Макса Планка в Гольме, KWS и шесть других селекционных компаний.

1 / 6

Клаус Ольдах работает с образцами ячменя из геннных банков, чтобы найти эффективные резистентные гены и интегрировать их в селекционные программы KWS.
2 / 6

Cтанция в Вёльде, Нижняя Саксония, где проводится предварительная селекция KWS по ячменю
3 / 6

Клаус Ольдах наблюдает за ростом растений ячменя в теплице.
4 / 6

В теплице растения ячменя развиваются в контролируемых условиях.
5 / 6

Растительный материал поступает со всего мира.
6 / 6

Клаус Ольдах вместе с коллегами высевает образцы из генного банка в поле.

В рамках проекта SHAPE впервые проводится полное сравнение растений из банка генов, всего их генетического состава и систематически документируется их генетическое разнообразие. Благодаря SHAPE селекционеры в будущем смогут более целенаправленно и быстро искать необходимую информацию. Проект уже вступил во вторую фазу, работы планируется завершить к январю 2023 года.

В ходе второй фазы проекта KWS совместно с другими участвующими компаниями и учреждениями в течение трех лет протестирует в полевых условиях 1 400 образцов ячменя. "Мы следим за поведением каждого образца, за тем, как он развивается в поле в реальных условиях и устойчив ли он к таким явлениям, как мучнистая роса, листовая ржавчина или вирусы", - сказал Ольдах.

Растительный материал анализируется, проводится его оценка, а вся собранная информация вносится в генный банк Института. Затем эта информация сможет использоваться для будущих исследований и селекции.

Значение генома PAN

Большинство генов у всех сортов ячменя идентичны. Этот так называемый основной геном, например, отвечает за первичный метаболизм. У ячменя также есть дополнительный геном (Dispensible Genome) – ряд «необязательных» генов, которые специфичны для отдельного растения ячменя, эти гены возникли как адаптация к условиям окружающей среды. Основной геном и дополнительный геном вместе составляют геном PAN, который и представляет собой генетическое разнообразие и является ключевым фактором в селекции.