Ученые нашли новые участки ДНК, влияющие на урожайность пшеницы
На мультиконференции BGRS/SB‑2026 представлены результаты исследования, которые помогут ускорить создание высокоурожайных сортов.
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 свое 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, к.б.н. Антонина Киселева.
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 надежные участки генома. В итоге были обнаружены стабильные локусы на хромосомах 2D, 4A, 5A, 5B, 6A, 6B и 7A, связанные с массой тысячи зерен, числом зерен 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 зерен, а также с отдельными компонентами продуктивности и урожайностью в целом.
«Мы подтвердили, что как минимум три маркера стабильно ассоциированы с массой тысячи зерен – одним из ключевых признаков продуктивности мягкой пшеницы», –отметила Антонина Киселева. 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 представления 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, подтвержденные 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. Ученые 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 Киселева.
По ее 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.
Пресс-служба Института цитологии и генетики СО РАН
Фото из архива ИЦиГ СО РАН
Иллюстрация предоставлена А.А. Киселевой