Группа учёных под руководством Лу Фэя из Института генетики и биологии развития (IGDB) Китайской академии наук (CAS) и Го Цзыфэна из Института ботаники CAS совместно с коллегами определила ключевые генетические факторы, формирующие морфологию колоса пшеницы — критически важный признак для урожайности. Для этого использовалась платформа высокопроизводительного фенотипирования.
Их выводы, [опубликованные](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2211124725008915) в журнале Cell Reports, предлагают [молекулярные мишени](https://phys.org/tags/molecular+targets/) для повышения урожайности пшеницы с помощью точного селекционирования.
Влияние на урожайность
Морфология колоса напрямую влияет на количество зёрен в колосе и вес зерна — два основных компонента урожайности. Однако традиционные ручные измерения не позволяли фиксировать детальные вариации в разных частях колоса, что ограничивало усилия по раскрытию лежащих в основе генетических механизмов.
Решение проблемы
Для решения этой проблемы исследовательская группа разработала платформу высокопроизводительного фенотипирования на основе изображений, используя технологию трёхмерной сегментации для точного измерения параметров колоса, таких как длина, ширина, толщина, площадь и объём. Впервые они систематически количественно оценили 54 морфологических признака колоса, заложив важную основу данных для углублённого генетического анализа архитектуры колоса.
Геномные исследования
Используя [геномные исследования ассоциаций](https://phys.org/tags/genome-wide+association+studies/) (GWAS), исследователи определили 288 значительно связанных геномных регионов в глобальной панели из 306 образцов пшеницы и точно указали 303 ключевых региона в 1053 китайских селекционных сортах. Они выяснили, что географическая дифференциация и тенденции селекционного отбора в морфологии колоса (например, межконтинентальные различия в объёме колоса) в основном регулируются комбинациями гаплотипов.
Результаты
Было обнаружено, что разные гаплотипы в 2D-хромосомной области (содержащей гены TaDA1 и Rht8) значительно модулируют длину и ширину колоса. Отрицательная корреляция между длиной колоса и шириной/толщиной, обычно наблюдаемая в мировых ландрасах, была преодолена с помощью современной селекции путём отбора синергетических гаплотипов (например, C-trait3-2D.1, C-trait9-1A.4 и C-trait15-5B.2).
Анализ столетней истории селекции в Китае показал, что, хотя длина колоса оставалась стабильной, непрерывное увеличение ширины и толщины колоса привело к значительному увеличению его объёма.
В частности, гаплотипы, контролирующие объём колоса в разных пространственных разделах (P1–P5), демонстрировали направленное обогащение во время современной селекции. Например, частота благоприятного гаплотипа C-trait51-5B.2 возросла с 12,6% до 61,14%. Молекулярная валидация показала, что благоприятный гаплотип TraesCS1D02G068300 может увеличить объём колоса на 53,23%.
Это важное открытие не только подтверждает, что [стекинг гаплотипов](https://phys.org/tags/haplotype/) является эффективной стратегией повышения урожайности, но и предоставляет ключевые теоретические основы и ценные генетические ресурсы для молекулярного проектирования высокоурожайных сортов пшеницы.
Предоставлено [Китайской академией наук](https://phys.org/partners/chinese-academy-of-sciences/)
Другие новости по теме
- Корма на растительной основе не являются полноценными по составу, но могут подойти при добавлении добавок, говорится в исследовании
- Кошки тоже могут страдать деменцией. Вот восемь признаков, на которые стоит обратить внимание.
- Несмотря на облачное небо, пчёлы всё равно могут использовать солнце для навигации.
- Как происходит разложение тел? Учёные-криминалисты из Кейптауна расширяют границы новых методов обнаружения
- Многоцентровое исследование показывает, что больницы США сильно различаются в определении загрязнения образцов для посева крови
- ИИ меняет прогнозирование погоды, и это может изменить правила игры для фермеров по всему миру
- Исследователи обнаружили, что рост деревьев увеличивает уровень травоядности насекомых.
- Обнаружен ген, связанный с опасной болезнью сердца у золотистых ретриверов
- Пробираясь сквозь шум: новый аудиоинструмент определяет виды в реках
- Учёные продвигают технологию защиты генетически модифицированных клеток
Другие новости на сайте
- Поддельные сумки Chanel, Louis Vuitton и Hermès из Китая: онлайн-феномен и риски для потребителей
- Скрытый этап высвобождения угарного газа гемоглобином ставит под сомнение устоявшиеся представления
- Космический телескоп Уэбба обнаружил тёплую космическую пыль в окологалактической среде далёкой галактики Макани
- «Юнона» обнаружила недостающую ранее ауроральную подпись от крупнейших спутников Юпитера
- Метод roll-to-roll упрощает секвенирование ДНК, делая его более быстрым и эффективным
- Растущая угроза гигантских оврагов, поглощающих улицы и дома
- Корма на растительной основе не являются полноценными по составу, но могут подойти при добавлении добавок, говорится в исследовании
- Прокрутка в ванной может повысить риск возникновения геморроя
- Почему правительство США приобретает долю в Intel
- Orchard Robotics, основанная стипендиатом Тиля, бросившим Корнелльский университет, привлекла $22 млн на ИИ для сельскохозяйственного зрения