Найдены новые участки ДНК, влияющие на урожайность пшеницы
Исследователи Института цитологии и генетики СО РАН выявили новые генетические локусы мягкой пшеницы, которые устойчиво связаны с ключевыми компонентами продуктивности.
Результаты были представлены на 15-й Международной мультиконференции «Биоинформатика регуляции и структуры геномов / системная биология» BGRS/SB 2026 в Новосибирске. Работа направлена на создание молекулярных маркеров, которые помогут селекционерам быстрее получать новые высокоурожайные сорта.
Продуктивность мягкой пшеницы — один из главных, но самых сложных для селекции признаков. Она зависит одновременно от множества генов и от условий выращивания, из за чего результаты отдельных экспериментов часто плохо воспроизводятся в других климатических и агротехнических условиях. Команда ИЦиГ СО РАН поставила задачу найти именно те участки генома, которые стабильно проявляют своё действие на разном генетическом материале и при разных погодных условиях.
«Наша цель была выявить стабильные локусы, которые воспроизводятся в различных климатических условиях, и подобрать к ним маркеры для селекции сортов с лучшей продуктивностью», — объяснила научный сотрудник ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Антонина Киселёва.
В своей работе исследователи использовали сразу несколько комплементарных подходов. Они провели QTL анализ двух картирующих популяций, полногеномный анализ ассоциаций (GWAS) на коллекции сортов с многолетними фенотипическими данными, а затем независимо проверили результаты на дополнительной выборке почти из 300 сортов мягкой пшеницы различного происхождения. Такой дизайн позволил отфильтровать случайные сигналы и выделить наиболее надёжные участки генома. В итоге были обнаружены стабильные локусы на хромосомах 2D, 4A, 5A, 5B, 6A, 6B и 7A, связанные с массой тысячи зёрен, числом зёрен в колосе и массой зерна с колоса.
Для наиболее перспективных локусов сотрудники ИЦиГ СО РАН разработали KASP маркеры, пригодные для практической селекции. В ходе независимой проверки три из них показали устойчивую связь прежде всего с массой тысячи зёрен, а также с отдельными компонентами продуктивности и урожайностью в целом.
«Мы подтвердили, что как минимум три маркера стабильно ассоциированы с массой тысячи зёрен — одним из ключевых признаков продуктивности мягкой пшеницы», – отметила Антонина Киселёва. Эти маркеры можно использовать в программах маркер ассоциированной селекции для отбора перспективных растений уже на ранних этапах работы, сокращая сроки создания новых сортов.
Исследование имеет как фундаментальное, так и прикладное значение. С точки зрения базовой науки оно расширяет представление о генетической архитектуре урожайности пшеницы и показывает, какие участки генома наиболее стабильно участвуют в контроле компонентов продуктивности в разных условиях выращивания.
С практической точки зрения подтверждённые KASP маркеры дают селекционерам инструмент для более точного отбора, снижая зависимость от многолетних полевых испытаний и погодных колебаний. Следующий шаг — расширенная проверка разработанных маркеров на более широком наборе сортов и линий в различных эколого географических условиях, а также поиск конкретных генов, лежащих в основе выявленных локусов.
Одним из ключевых элементов работы стали биоинформатические методы. Учёные обработали большие массивы генотипических и фенотипических данных, построили генетические карты, провели QTL анализ и полногеномный анализ ассоциаций, сопоставив результаты разных подходов.
«Недооценить роль биоинформатики в современной генетике растений невозможно: от фенотипирования до поиска генов кандидатов мы опираемся на биоинформатические методы», — подчеркнула Антонина Киселёва.
По её словам, участие в конференции BGRS/SB 2026 позволяет сопоставить свой опыт с результатами других групп, получить обратную связь и идеи для дальнейших исследований в области системной биологии и биоинформатики в селекции.
Источник пресс-служба ИЦиГ СО РАН