Международная команда селекционеров вывела новые линии твёрдой пшеницы, способные выдерживать кратковременные заморозки, сохраняя при этом качество зерна, необходимое для производства пасты высокого качества. Разработку вели ученые из Сколтеха, Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы в Мексике, Исследовательского центра зерновых и промышленных культур в Италии, а также других международных организаций. Работа, опубликованная в журнале Frontiers in Plant Science, представляет новую стратегию селекции, которая может помочь сделать производство пшеницы более устойчивым к изменению климата.
Твёрдая пшеница – ключевое сырьё для производства пасты во всём мире, однако она крайне уязвима к внезапным заморозкам. В условиях усиления климатической нестабильности непредсказуемые похолодания повышают риск для производства этой культуры. В то же время селекционеры должны сохранять высокое качество клейковины, которое придаёт пасте характерную текстуру и свойства при варке.
Для решения этой задачи ученые проанализировали 250 образцов твёрдой пшеницы со всей Европы, объединив генетические и фенотипические данные для выявления ключевых участков генома, отвечающих за морозостойкость и качество зерна.
Анализ показал чёткое генетическое разделение между южноевропейскими сортами, которые создавались преимущественно для производства качественной пасты, и восточноевропейскими образцами, адаптированными к более холодному климату.
Особое внимание было уделено хорошо изученному генетическому участку на хромосоме 5А, соответствующему локусу Fr-A2. Он играет ключевую роль в морозостойкости и объясняет более четверти различий в выживаемости при замерзании между разными сортами пшеницы. Также исследователи подтвердили наличие генетического маркера, связанного с крепостью клейковины – важнейшим показателем качества пасты.
Опираясь на полученные результаты, учёные применили метод геномной селекции, используя информацию о маркерах по всему геному для прогнозирования характеристик селекционных линий, и объединили это с моделированием скрещиваний для выявления оптимальных родительских комбинаций. Это позволило отобрать лучшие родительские пары ещё до полевых испытаний, значительно сократив необходимость в селекции методом проб и ошибок.
Важно, что это одно из первых применений геномной селекции, интегрированной в практическую селекционную программу для твёрдой пшеницы в РФ.
Предложенный подход был проверен на реальных селекционных популяциях, где с помощью молекулярных маркеров, выявленных в ходе полногеномного анализа ассоциаций, были отобраны линии потомства, несущие благоприятные варианты генов как для морозостойкости, так и для крепости клейковины. Результаты подтвердили, что метод геномной селекции позволяет успешно сочетать эти признаки, предлагая масштабируемую стратегию для создания климатически устойчивой твёрдой пшеницы.
Явар Хабиб - младший научный сотрудник Центра био- и медицинских технологий Сколтеха, первый автор работы, который приехал учиться в Сколтех из Индии и окончил программу аспирантуры «Агробиотехнологии и инжиниринг»
В результате исследования ученые отобрали порядка 60 новых линий пшеницы, сочетающих холодостойкость с высокими показателями клейковины. Данная работа – важный шаг на пути к созданию сортов, способных обеспечить стабильное производство качественной пасты в условиях растущей климатической нестабильности.
По словам исследователей, предложенная методология также может быть использована для улучшения других сложных признаков сельхозкультур.
Новость подготовлена по материалам пресс-службы Сколтеха