Сладкий картофель, или батат, является основой для питания миллионов людей по всему миру, особенно в странах Африки, где природная устойчивость к экстремальным климатическим условиям делает его важной культурой для продовольственной безопасности. Исследователи Института Бойса Томпсона (США) расшифровали сложный геном батата, раскрыв запутанную историю его происхождения и получив инструменты для улучшения этой важной продовольственной культуры.
Сложность исследования
ДНК батата необычайно сложна. В то время как у человека два набора хромосом (по одному от каждого родителя), у батата их шесть. Это явление называется гексаплоидией.
Используя передовые методы секвенирования ДНК, ученые создали первую полную генетическую модель Танзании — наиболее популярного сорта батата в Африке из-за устойчивости к болезням и высокого содержания сухого вещества.
Главная задача состояла в том, чтобы распутать 90 хромосом растения и организовать их в шесть исходных наборов, называемых гаплотипами. Наследственные последовательности у батата переплетены в одних и тех же хромосомах, создают уникальную геномную архитектуру.
Влияние диких предков
Исследование выявило, что геном батата представляет собой мозаичную структуру, составленную из геномов множества диких предков, некоторые из них еще не идентифицированы. Примерно треть генома была получена от Ipomoea aequatoriensis, дикого вида, произрастающего в Эквадоре, который, очевидно, является прямым потомком прародителя сладкого картофеля.
Другая значительная часть генома напоминает дикий вид Ipomoea batatas 4x из Центральной Америки, но ученые предполагают, что истинный источник генов до сих пор еще не обнаружен в дикой природе.
Сложность генетического кода позволяет условно классифицировать батат как сегментный аллополиплоид — гибрид, произошедший от разных видов, но генетически ведущий себя так, будто он произошел от одного вида. Такое слияние и рекомбинация генов придает сладкому картофелю удивительную адаптивность к неблагоприятным условиям среды и устойчивость к болезням.
Применение результатов
Для полного понимания генетического потенциала батата требуется расшифровать множество сортов из разных регионов, поскольку каждый из них может нести уникальные генетические особенности, утраченные у других.
Результаты исследования помогут селекционерам эффективно выявлять гены, отвечающие за такие ключевые характеристики, как урожайность, питательность и устойчивость к засухе и болезням. Такая точность может ускорить создание улучшенных сортов.
С учетом климатических изменений и возрастающей опасности вредителей и болезней расшифровка генетических механизмов играет важнейшую роль в разработке устойчивых сортов растений и решении вопросов продовольственной безопасности. В научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят исследования с целью повышения продовольственной безопасности и экспортного потенциала Российской Федерации.
Источник: Wu, S., Sun, H., Zhao, X. et al. Phased chromosome-level assembly provides insight into the genome architecture of hexaploid sweetpotato. Nat. Plants (2025). https://doi.org/10.1038/s41477-025-02079-6