Новое исследование выявляет загадки раннего развития злаковых. Геном тропического родственника зерновых помог ученым разобраться, как формировались ключевые сельскохозяйственные характеристики.
Международная команда исследователей, в которую вошла почетный член Центра изучения растений имени Дональда Данфорта Элизабет «Тоби» Келлогг, разработала подробную геномную сборку на уровне хромосом растения Streptochaeta spicata. Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, предоставляют новый взгляд на самую раннюю эволюцию семейства злаковых.
Объектом данного исследования стала стрептохета колосковая (Streptochaeta spicata) — тропический родственник злаков, обитающий в Центральной и Южной Америке. Это растение занимает особое место в основании филогенетического древа злаков, отделившись от общей линии предков более 50-60 миллионов лет назад. Благодаря этому ключевому положению его геном служит своего рода генетическим слепком или «капсулой времени», позволяющей восстановить геном общего предка всех ныне существующих злаков.
Сравнив этот древний геном с геномами других представителей семейства, исследователи нашли новые доказательства древних генетических событий. Все современные злаки несут в себе отпечаток масштабного удвоения генетического материала (полиплоидии), которое произошло десятки миллионов лет назад. Эффект этого исторического события до сих пор заметен во всех основных зерновых культурах мира — от пшеницы до кукурузы. Именно полиплоидия стала основой для того необычайного разнообразия, которое позволило злакам занять доминирующее положение среди растительных семейств.
Злаки представляют собой наиболее экономически значимое семейство растений на планете. К ним относятся рис, пшеница, кукуруза, сорго, ячмень и сахарный тростник, которые составляют основу питания человечества. Понимание их глубокого эволюционного прошлого предоставляет ученым инструменты для анализа, как возникали важные признаки, такие как структура зерна или устойчивость к засухе.
Эти знания могут стать основой для будущих исследований по использованию скрытого генетического разнообразия сельскохозяйственных культур и их диких предков. Интеграция данных о геноме стрептохеты в глобальные базы данных поможет селекционерам выявлять полезные гены для повышения урожайности и устойчивости к изменениям климата.
По словам Элизабет Келлогг, злаки обеспечивают значительную часть продовольствия, от которого зависят люди по всему миру, однако самые ранние этапы их эволюционной истории было сложно восстановить. Это исследование демонстрирует, что геном предковых злаков лежит в основе всего современного разнообразия этих культур. Ученые надеются, что работа поможет правительствам и международным организациям более полно интегрировать вопросы питания в политику развития сельского хозяйства и обеспечения продовольственной безопасности.
Фото: hi-tech.mail.ru