Признак плодоношения на побегах первого года жизни способствовал быстрому росту индустрии свежей ежевики за последние два десятилетия, позволив выращивать ягоды в более теплом климате и производить их вне традиционного периода сбора урожая. Тем не менее, ученые до конца не понимали его генетическую основу, сказала Маргарет Уортингтон, директор программы селекции плодовых культур исследовательского подразделения сельскохозяйственного факультета Университета Арканзаса, Арканзасской сельскохозяйственной экспериментальной станции (UADA).
В исследовании Уортингтон и ее соавторов, опубликованном в журнале GENETICS, объясняется, как с помощью полногеномного ассоциативного анализа был выявлен единственный геномный регион на хромосоме Ra03, тесно связанный с плодоношением на побегах первого года жизни. По ее словам, новые исследования могут ускорить разработку улучшенных сортов с более высокой урожайностью, лучшим качеством плодов и лучшей региональной адаптацией.
«Первые в мире сорта ежевики, плодоносящие на побегах первого года жизни, были выведены здесь, в рамках Арканзасской программы селекции плодовых культур, и мы продолжаем выводить новые сорта, плодоносящие на побегах первого года жизни, с высоким потенциалом урожайности, качеством плодов и адаптацией к условиям Юго-Востока США в рамках нашей серии Prime-Ark. Поэтому отрадно, что мы можем возглавить работу по разгадке некоторых загадок, связанных с генетическим контролем этого растения, и разработать полезные маркеры для мирового сообщества селекционеров ежевики», — сказала Уортингтон.
Уортингтон также является доцентом кафедры садоводства в Колледже сельского хозяйства, пищевых продуктов и наук о жизни им. Дейла Бамперса при Университете Арканзаса.
Для подтверждения результата исследователи провели генетическое картирование сцепления в отдельной биродительской популяции, что независимо подтвердило, что один и тот же хромосомный регион контролирует данный признак.
В пределах исследованного региона команда выявила 10 генов-кандидатов, потенциально участвующих в регуляции цветения. Последующий анализ сузил список до двух высокоприоритетных кандидатов, которые, как известно, играют роль в определении сроков развития растений.
Новые ДНК-маркеры позволяют ускорить процесс селекции
Помимо раскрытия генетических основ плодоношения на побегах первого года жизни у ежевики, исследование принесло непосредственную пользу селекционерам этого растения. Исследователи разработали два ДНК-маркера, названные PF1 и PF2, которые позволяют с высокой точностью предсказать, будет ли растение ежевики плодоносить на побегах первого года жизни.
Протестированные на почти 500 сортах ежевики, маркеры правильно определили признак более чем в 96% случаев, что позволяет селекционерам проверять саженцы задолго до того, как они достигнут зрелости и начнут плодоносить.
Поскольку ежевика, плодоносящая на побегах первого года жизни, по качеству плодов несколько уступает традиционной ежевике, плодоносящей на побегах второго года жизни, селекционерам приходится проводить множество скрещиваний между элитным материалом ежевики, плодоносящей на побегах второго года жизни, и ежевикой, плодоносящей на побегах первого года жизни, чтобы добиться лучшего вкуса и плотности.
«Но плодоношение на побегах первого года жизни наследуется по рецессивному типу, а эти ежевики являются автотетраплоидами, поэтому во многих из проводимых нами скрещиваний мы ожидаем, что плодоношение на побегах первого года жизни будет наблюдаться только у одной шестой части потомства», — объяснила исследователь.
Автотетраплоиды имеют по четыре копии каждой хромосомы и обладают селекционными преимуществами, включая повышенное генетическое разнообразие, большую устойчивость к стрессовым факторам окружающей среды, а также более крупные плоды и семена по сравнению с их диплоидными аналогами, имеющими только две копии каждой хромосомы.
Используя генетические маркеры, Уортингтон и ее команда могут отбирать саженцы, плодоносящие на побегах второго года, в расщепляющихся популяциях перед посадкой, обеспечивая себе возможность оценить больше сеянцев, плодоносящих на побегах первого года.
«Мы используем эти маркеры в нашей программе прикладной селекции уже три года и начинаем наблюдать гораздо более быстрый прогресс в улучшении качества плодов у сортов, плодоносящих на побегах первого года жизни», — сказала Уортингтон.
Источник: University of Arkansas. Автор: Джон Ловетт. Фото: UADA.
