12.11.2016

Профессоры персиков: китайцы научились предсказывать результаты скрещивания

Сладкий или кислый, большой или маленький — эти и другие результаты скрещивания различных сортов персиков можно будет предсказать благодаря исследованию китайских ученых. Как они это сделали и к каким результатам такие предсказания могут привести.

Исследовав геномы 129 различных сортов персика, китайские исследователи из Института изучения фруктов в Чжэнчжоу сумели привязать генетические различия этих сортов к таким их характеристикам, как вкус, цвет, форма и пр., тем самым предоставив фермерам, которые выращивают этот один из самых популярных в мире плодов, информацию о том, что надо с ними делать, чтобы добиться нужного результата. Больше того, полученная ими информация окажется полезной для всего семейства розоцветных, к которому относится этот фрукт. Подробности своего исследования ученые изложили в статье, опубликованной в последнем номере журнала Nature Communications.

Управлять персиком

Персик (Prunus persica L.) представляет собой экономически очень важную культуру, уступая в этом отношении только яблоку, винограду и груше. Небольшой по размеру геном и относительно короткий период цветения сделали его модельным сортом при сравнительных и функциональных генетических исследованиях всего семейства розоцветных (малина, инжир, вяз, конопля и т. д.). Генетические основы различных сортов персика многократно исследовались, однако к настоящему времени его качественные характеристики, такие как текстура кожицы, цвет, волосистость и пр., удалось строго привязать лишь к очень небольшому числу генов. Больше того, не было найдено генов и их вариантов, меняя которые, можно было бы эффективно управлять агрономическими качествами персика.

В распоряжении исследователей была коллекция из 12 ключевых сортов персиков, которые, в свою очередь, были представлены в ней 129 разновидностями этих сортов: и тех, которые были выведены путем множественных скрещиваний, и традиционных для данной местности видов, а также давших им начало видов, существующих в дикой природе. Ученым предстояло изучить все их ДНК и найти так называемые единичные нуклеотидные полиморфизмы (ЕНП; различия в одном гене в одну букву), а среди них — самые важные, напрямую связывающие ген и его варианты с той или иной характеристикой плода. Часть геномов из этой коллекции уже была исследована, часть приходилось секвенировать впервые. В результате в геномах было обнаружено более 4 миллионов ЕНП. Из них следовало выбрать единицы. Больше того, чтобы избежать «ложных ассоциаций», ученым пришлось проводить анализ параллельно сразу несколькими различными методами. Словом, предстояла работа, поражающая своими масштабами.

Некислые результаты

И с этой работой ученые блестяще справились. В результате они определили гены, ответственные за большинство характеристик плода: его размер, степень кислотности и т. д. Так, например, они выяснили, что форма персика определятся экспрессией гена, по «чертежам которого» РНК синтезирует белок, ответственный за апоптоз (запрограммированная смерть клетки). Всего ученые определили генетические источники для двенадцати вкусовых и прочих характеристик того или иного персика.

Сравнивая разные сорта с их давними предками, авторы статьи также выяснили историю и географию происхождения того или иного их свойства. В частности, они выяснили, что гены, определяющие интенсивность аромата персиков, появились в результате скрещиваний, проводимых в Китае первыми тамошними фермерами, а сорта, обладающие генами, которые увеличивают вес персика, появились в результате намного более поздних скрещиваний.

Ученые также определили, какими вкусовыми и прочими характеристиками будут обладать плоды в результате скрещивания между некоторыми парами из исследованных сортов. То есть они дали агрономам прогноз о том, что получится в результате такой селекции, выявив, например, целый ряд очень кислых и малосъедобных результатов подобных действий.

Ученые уверены, что их работа имеет очень серьезные перспективы для практической агрономии. Также, по их мнению, она поможет понять, как одомашнивание персика и последующие современные методы селекции формируют новую форму генома этого важного для сельского хозяйства фруктового растения.

Источники:

1. agroxxi.ru