Фасоль обыкновенная — древняя сельскохозяйственная культура. Она особенно ценна тем, что богата белком и способна преобразовывать азот из воздуха в форму, доступную для растений в почве. Это делает ее экологичной альтернативой сое, особенно в Европе. Однако многие сорта фасоли не являются зимостойкими. В холодных регионах они не переносят заморозков.
Исследовательской группе Института генетики растений и селекции им. Лейбница удалось значительно улучшить эталонный геном кормовых бобов. Для более точной сборки отдельных участков генома использовались различные методы, в том числе оптическое картирование. «Наш новый эталонный геном кормовых бобов — это точная карта с гораздо меньшим количеством пробелов, с более четкой привязкой к шести хромосомам, которая станет надежной основой для селекции», — подчеркнул профессор Мурукартхик Джаякоди. Исследователи изучили более 400 зимних и летних сортов и провели систематическое сравнение соответствующего генетического материала.
В то же время они провели анализ ассоциаций. Он позволяет выяснить, какие генетические различия связаны с определенными характеристиками — в данном случае с зимостойкостью. Специалисты выяснили, какие гены активируются в условиях холода. Особенно их интересовали гены, которые участвуют в формировании холодостойкости у других видов растений.
«Мы с удивлением обнаружили, что одного аллеля в одном локусе гена достаточно, чтобы отличить зимние сорта от летних», — говорит Хайлин Чжан, автор исследования. Это можно сравнить с выключателем: он либо включен, либо выключен. В зависимости от варианта этого гена растение может быть зимостойким или нет.
Именно этот локус генов показал самый сильный сигнал при анализе зимостойкости. Расположенные там гены относятся к группе транскрипционных факторов CBF/DREB. Эти гены-переключатели активируют множество защитных механизмов в холодную погоду. «Нам удалось продемонстрировать, что эти гены значительно активируются в условиях холода. Это подтверждает, что они играют ключевую роль в морозоустойчивости», — объясняет Хайлин Чжан. Их можно рассматривать как своего рода план действий на случай чрезвычайной ситуации. Когда температура падает, план вступает в силу, и растение готовится к заморозкам.
Но это еще не все. Тот же локус гена связан со стабильностью урожайности в различных условиях. «Тот факт, что один и тот же локус гена влияет как на зимостойкость, так и на урожайность, стал для нас особенно интересным открытием», — говорит доктор Мартин Машер, руководитель исследовательской группы. Это означает, что один генетический «центр управления» оказывает несколько значимых эффектов. Новое знание может ускорить выведение устойчивых сортов озимой фасоли. Статья опубликована в журнале Nature Genetics.
[Фото: Windhorst / Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research]
