Новый генетический атлас пшеницы поможет в борьбе с изменением климата

Геном пшеницы – один из самых больших и сложных в растительном мире. Международная группа исследователей обнаружила, что разные сорта этой культуры могут использовать свои гены по–разному. Изучая РНК – молекулы, которые выполняют инструкции ДНК, – ученые смогли отследить, какие гены и в какой момент проявляют активность.

Создание первой в своем роде карты генной активности, или пан–транскриптома, позволяет значительно ускорить международные программы по селекции пшеницы. Это открывает путь к выведению новых сортов, способных адаптироваться к стремительно меняющимся климатическим условиям.

Пшеница является самой распространенной сельскохозяйственной культурой в мире – ежегодно ею засевают более 215 миллионов гектаров. Перед селекционерами стоит сложная задача: чтобы удовлетворить потребности растущего населения планеты, производство пшеницы необходимо увеличить примерно на 60% в ближайшие 40 лет.

Новый пан–транскриптом пшеницы становится мощным инструментом для решения этой задачи. Он поможет селекционерам повысить урожайность и создать более устойчивые сорта, способные справляться с повышением температуры, нехваткой воды и бедностью почв. Важно отметить, что достичь этого можно без увеличения использования минеральных удобрений, применение которых связано с загрязнением окружающей среды и потерей биоразнообразия.

«Мы обнаружили пласты скрытого разнообразия в современных сортах пшеницы. Вероятно, именно это разнообразие лежит в основе успеха этой культуры в самых разных климатических условиях по всему миру, – объясняет доктор Рэйчел Рашолм–Пилчер, старший научный сотрудник Института Эрлхэма и соавтор исследования. – Мы выяснили, как группы генов работают вместе, образуя регуляторные сети для контроля их активности. Наше исследование позволило увидеть, как эти сетевые связи различаются у разных сортов, и выявить новые источники генетического разнообразия, которые могут иметь решающее значение для повышения устойчивости пшеницы».

Эта работа создала ценнейший ресурс для мирового научного сообщества. Значительная часть неиспользованного генетического потенциала может быть связана с тем, как пшеница адаптировалась к различным средам на протяжении более чем 10 000 лет выращивания и 100 лет современной селекции. По словам доктора Мануэля Шпаннагля из центра Helmholtz Munich, новый атлас позволил сравнить генный состав сортов и выявить заметные различия в экспрессии белков, в том числе влияющих на иммунные реакции растений.

«Эта работа демонстрирует, как технологии помогают раскрывать новые биологические механизмы, в данном случае – скрытое функциональное разнообразие, которое ранее не было задокументировано, – заключил доктор Карим Гарби, руководитель отдела технической геномики в Институте Эрлхэма. – Ресурсы пангеномики пшеницы быстро растут, и нам еще предстоит открыть много нового».