В пошуках стійкості

KWS_Research_Pre_Breeding_Klaus_Oldach_Breeder_Barley_Wohlde.jpg

На ранніх етапах селекції (англ. pre-breeding) вся робота зосереджена на відборі рослин з найбільшими урожайністю та стійкістю рослин до мінливих умов навколишнього середовища. Щоб отримати генетичну різноманітність, селекціонери схрещують екзотичний матеріал з генних банків з селекційним матеріалом своїх власних рослин. Одним з таких селекціонерів є Клаус Олдах.

«При створенні вихідного селекційного матеріалу вся робота передбачає різні процеси і багаторазове зворотне схрещування», розповідає селекціонер KWS Клаус Олдах. «Хоча екзотичний матеріал з генного банку має певні корисні властивості, він також характеризується деякими небажаними властивостями, як-от відсутність стабільності, значна висота рослин, малий розмір зерна або низька урожайність».

Тому якість наявного селекційного матеріалу і підбір екзотичного матеріалу для схрещування мають вирішальне значення для успіху. Тільки в генному банку Інституту генетики і досліджень рослин (далі – Інститут) імені Лейбніца в Гатерслебені зберігається близько 22 000 зразків насіння ячменю.

Огляд процесу попередньої селекції у відео

«У нас надто великий вибір і ми зазвичай не знаємо, яке насіння володіє бажаними якостями – наприклад, стійкістю», – пояснює Клаус Олдах. Описи, що представлені зі зразками насіння в генному банку, часто містять лише географічну і часову інформацію – наприклад, де і коли були зібрані ці зразки. Для отримання в майбутньому більш докладної інформації з генних банків, KWS та інші селекційні компанії долучилися до дослідницької програми SHAPE.

Спільний проєкт з дослідження структурного різноманіття генома для селекції ячменю під керівництвом Інституту фінансується Федеральним міністерством освіти і наукових досліджень Німеччини за підтримки Центру Гельмгольца в Мюнхені, Інституту молекулярної біології рослин імені Макса Планка в Гольмі, KWS і шістьох інших селекційних компаній.

Програма SHAPE дозволить вперше повністю порівняти між собою рослини з генного банку і всі їхні генетичні характеристики, а також систематизувати їх генетичну різноманітність. Завдяки SHAPE селекціонери в майбутньому зможуть ефективніше і швидше знаходити потрібну інформацію. Наразі здійснюється другий етап проєкту, який планується завершити до січня 2023 року.

На другому етапі проєкту KWS і інші компанії та організації, які беруть в ньому участь, проводять випробування 1400 видів ячменю – тобто місцевих видів і наявних сортів – в польових умовах протягом трьох років. «Ми дивимося, як поводить себе відповідний сорт, як він розвивається в реальних польових умовах і чи проявляє він стійкість, наприклад, до плісняви, бурої іржі або вірусів», пояснює Клаус Олдах.

Рослинний матеріал оцінюється за офіційною системою бонітувальних ключів, і вся отримана інформація заноситься в генний банк Інституту. Там рослини будуть використовуватися для майбутніх досліджень і селекції.

Важливість PAN-геному

Більшість генів ідентичні у всіх сортах ячменю. Цей так званий основний геном (core genome), серед іншого, відповідає за основний обмін речовин. Крім того, існує змінний геном (dispensible genome) – набір генів, які специфічні для конкретної рослини ячменю. Ці гени виникли, наприклад, в місцевих сортах у процесі адаптації до умов навколишнього середовища. Сукупність основного і змінного генома утворює так званий PAN-геном (PAN genome). Він відповідає за генетичну різноманітність і має вирішальне значення для селекції.

KWS_Barley_PAN_Genome.jpg

Дізнайтеся більше

KWS_corn_pole_beans_mixed_culture_field_agriculture_start.jpg

Поєднання кукурудзи та квасолі у посівах: добре для худоби, корисно для бджіл

Кукурудза та квасоля разом у посівах: метод, який практикують в Південній Америці протягом 2000 років, зараз намагаються запровадити і в Німеччині. Переваги очевидні: медоноси для бджіл та до двох відсотків більше білка в силосі. Зрештою, все зводиться до виду бобових.

KWS_China_Mais_Ernte_Gongzhuling.jpg

Китай: Як селекція фундаментально змінює врожай кукурудзи

Висока густота висіву, стійкість до вилягання в складних ґрунтово-кліматичних умовах та маленькі качани: селекція рослин та цільове використання насіння приносять китайським фермерам більші врожаї та дають змогу використовувати комбайни. І з цим дні важкої ручної праці в полі закінчуються для багатьох людей.

KWS_Data_Plant_Project_Cercospora_Sugar_beet_Experimental_field_Plattling_Laser_Heat-image_TU_Clausthal.jpg

Big data, світло та штучний інтелект в боротьбі проти церкоспорозу

Чим раніше виявлена та зупинена плямка церкоспорозу на листках цукрових буряків, тим менше втрат понесуть аграрії. У проєкті «Data Plant» три науково-дослідні установи та компанія KWS поєднують свій досвід та технології задля того, щоб автоматично розпізнати грибок на ранній стадії за допомогою світла, датчиків, даних про погоду та штучного інтелекту.