Древнее зерно раскрывает генетические секреты повышения устойчивости хлебной пшеницы

Jun 25, 2023

Опираясь на репутацию Ближнего Востока как одного из исторических мест одомашнивания зерновых культур, команда под руководством KAUSTсоставил первую полную карту геномадревнего зерна, известного как эйнкорн.

Последовательность длиной в 5,2 миллиарда букв открывает окно в эволюционное происхождение различных видов пшеницы. Это могло бы помочь фермерам и селекционерам вывести сорта мягкой пшеницы с повышенной устойчивостью к болезням, более высокой урожайностью и улучшенной зимостойкостью.

«Понимая генетическое разнообразие и историю эволюции однозерна, исследователи теперь могут использовать его потенциал для будущих усилий по селекции и выведению более устойчивых и питательных сортов пшеницы», — говорит Ханин Ахмед, один из первых авторов исследования и бывший аспирант. в КАУСТ.

Эйнкорн — одно из старейших одомашненных злаков в мире, возникшее более 10 000 лет назад в плодородных регионах Ближнего Востока, где и началось его выращивание. Однозерновое зерно, известное как Triticum monococcum, до сих пор употребляется в пищу, его ценят за его уникальный вкус и многочисленные питательные преимущества. Однако ее значение в мировом производстве продуктов питания на протяжении тысячелетий постепенно снижалось по мере роста популярности хлебной пшеницы.

Сорта мягкой пшеницы обычно дают более высокие урожаи, что делает их более экономически выгодными для крупномасштабного коммерческого сельского хозяйства. Тем не менее, по сравнению со своими дикими собратьями, современная мягкая пшеница имеет уменьшенное генетическое разнообразие, и многие селекционеры теперь обеспокоены тем, как существующие культуры поведут себя перед лицом изменения климата и новых угроз заболеваний.

Введите эйнкорн. Поскольку древнее зерно сохранило больший генофонд, оно может хранить генетические секреты, необходимые для создания хлебной пшеницы, которая сможет продолжать кормить растущее население мира.

Чтобы раскрыть эти секреты, команда под руководством Саймона Краттингера и Джесси Поланда из KAUST применила комбинацию технологий секвенирования ДНК для создания высококачественных сборок генома как для диких, так и для одомашненных сортов однозернянки.

Ранее исследователи предполагали, что эволюция пшеницы — это устойчивый процесс с ограниченным смешением различных видов пшеницы. Но, по словам Краттингера: «Наши геномные анализы теперь показывают, что история пшеницы гораздо более сложна и включает в себя множество смешений и потоков генов между различными видами пшеницы», включая однозерновое зерно, которое, вероятно, росло в непосредственной близости от других сортов пшеницы. что привело к смешению ДНК между двумя близкородственными видами, что остается очевидным и по сей день.

Подобно тому, как геном человека содержит последовательности наших родственников-неандертальцев, так и геном современной мягкой пшеницы усеян остатками ДНК однозернянка.

Действительно, внедрение генов однозерна в прошлом, возможно, сыграло роль в адаптации мягкой пшеницы к изменяющимся климатическим условиям, отмечает Краттингер. И если история является каким-либо показателем, то же самое может быть справедливо и в будущем, особенно с помощью современных методов молекулярно-ориентированной селекции.

«Ресурсы нашей лаборатории помогут точно перенести полезные гены из однозернянки в мягкую пшеницу», — говорит Краттингер.

- Этот пресс-релиз был первоначально опубликован на веб-сайте Университета науки и технологий имени короля Абдаллы.