Выявление генов устойчивости у образцов ячменя

KWS_Research_Pre_Breeding_Klaus_Oldach_Breeder_Barley_Wohlde.jpg

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.

"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.

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.

KWS_Barley_PAN_Genome.jpg