Вчені розкрили генетичні секрети врожайності бананів

Банани (Musa spp.) є критично важливою продовольчою культурою для мільйонів людей у тропічних та субтропічних регіонах.

Їхнє виробництво спирається переважно на кілька гібридних сортів, зокрема на сорт ‘Кавендіш’, який становить понад 50% світового експорту. Така генетична однорідність робить культуру вразливою до хвороб, шкідників та змін клімату. У традиційній селекції бананів існують труднощі, пов’язані з низькою фертильністю, стерильністю та тривалими вегетаційними циклами, що стримує поліпшення сортів.

Дослідники з CIRAD разом із партнерами провели ґрунтовне асоціативне геномне дослідження (GWAS) 2723 триплоїдних гібридів банану. Вони врахували великі хромосомні перебудови — явище, що зазвичай ускладнює аналіз. «Завдяки врахуванню структурної гетерозиготності, ми відкрили нові сигнали, приховані в попередніх дослідженнях», — зазначають автори. Вперше було ідентифіковано 62 узгоджені QTL (кількісні локуси ознак), пов’язані з урожайністю, розміром плодів, кутом нахилу грон та часом дозрівання.

Застосувавши модель спорідненості Kc, яка виключає SNP-маркери з перебудованих хромосом, вчені досягли вищої точності виявлення генетичних асоціацій. Найважливіші QTL були пов’язані з більш коротким циклом плодоношення (хромосома 4), більшим діаметром плодів (хромосома 3) і масою грона (хромосоми 3 і 5). Деякі з цих локусів мали плейотропну дію — тобто впливали одразу на кілька агрономічних ознак. Зокрема, алелі з предкового банану banksii були асоційовані як із більшою масою грона, так і зі скороченням строку дозрівання.

Як підкреслив дослідник CIRAD Гійом Мартен, «Селекція бананів завжди ускладнювалася складністю геному, але зараз ми можемо розкрити приховану генетичну варіативність». Це дозволяє точніше обирати батьківські лінії, проектувати схеми схрещувань і використовувати геномне прогнозування, що пришвидшує створення адаптованих сортів. Таким чином, зменшується потреба у дорогих та тривалих польових випробуваннях.

Окрім того, методика GWAS, яка враховує хромосомні перебудови, відкриває нові горизонти і для інших культур зі складною структурою геному — цукрової тростини, пшениці тощо. Дослідження демонструє, що дикі види залишаються ключовим джерелом корисних алелей, необхідних для формування стійких продовольчих систем. «Знання походження алелей та впливу структурних перебудов дає нам інструменти для раціональнішої селекції», — підсумовують автори.