Сладкий картофель, известный как батат, уже много лет является основным продуктом питания миллионов людей, особенно в странах Африки к югу от Сахары. Этот корнеплод известен своей способностью выживать в условиях экстремального климата, но его генетические тайны оставались неразгаданными долгое время. Сегодня исследователи, наконец, расшифровали сложный геном батата, что открывает новые возможности для роста и улучшения этой важной сельскохозяйственной культуры.
Сложная структура генома батата
Геном батата отличается необычайной сложностью. Если у человека два набора хромосом – по одному от каждого родителя, то у батата их шесть, что делает его гексаплоидом. Это означает, что ученым необходимо было воссоздать шесть параллельных наборов генов, чтобы понять его структуру.
Работа группы под руководством профессора Чжанцзюня Фэя из Института Бойса Томпсона принесла значительный успех. Ее результаты были опубликованы в журнале Nature Plants. Используя современное секвенирование ДНК и алгоритмы машинного обучения, команда создала полную геномную модель сорта «Танзания», который отличается высоким уровнем устойчивости к болезням и экономии влаги, что делает его ценным для сельского хозяйства в сложных условиях.
Расшифровка генома для улучшения культуры
Команда добилась успеха в организации 90 хромосом растения и создании шести гаплотипов — исходных наборов генов. Это достижение ранее не удавалось никому. Интересным фактом стало то, что геном батата представляет собой мозаичную структуру, сочетающую гены множества диких предков, некоторые из которых до сих пор не идентифицированы. Одна треть генов происходит от Ipomoea aequatoriensis, редкого дикого вида, а другая – от центральноамериканского вида I. batatas.
Батат, по сравнению с пшеницей, имеет более сложные пересечения генов, что придает ему уникальные черты адаптивности и устойчивости. Это позволяет классифицировать его как «сегментный аллополиплоид», который сочетает в себе наследие от разных видов и обеспечивает выдающиеся способности к выживанию в различных условиях.
Перспективы для сельского хозяйства
Шесть наборов хромосом обеспечивают батату повышенную устойчивость благодаря наличию резервных копий генов, которые помогают ему справляться с засухой и вредителями. Однако для полного раскрытия потенциала этой культуры необходимо продолжать расшифровку геномов различных сортов, чтобы выявить уникальные черты, которые могут быть утеряны в других.
Работа команды Фэя не только делает значительный вклад в науку, но и дает селекционерам инструменты для улучшения характеристик батата, таких как урожайность и устойчивость к болезням. Это может сократить время разработки новых сортов и повысить продуктивность сельского хозяйства по всему миру.
