Среди недавно внедренных инноваций в селекции растений геномная селекция (ГС) является ключевой частью решения благодаря достижениям в генотипировании и других вспомогательных селекционных технологиях, улучшенному пониманию количественной генетики и новым аналитическим структурам, разработанным для использования взаимосвязи генотипа и фенотипа.
Спустя два десятилетия после того, как она была предложена, ГС стала общей стратегией селекции для многих сельскохозяйственных культур. Она сократила селекционные циклы, увеличила темпы генетического прироста и улучшила распределение ресурсов в селекционных программах. Ее можно внедрять между селекционными циклами и внутри них, на разных стадиях, а также для отбора родительских материалов и особей-кандидатов. И ученые ожидают, что ГС останется важнейшим компонентом селекционных программ. Однако для поддержания ее актуальности в свете новых задач в сельском хозяйстве, научных инноваций и технологических достижений необходимы постоянные исследования.
Учёные Университета штата Айова совместно с селекционерами плотно занимаются геномной селекцией, чтобы существенно ускорить реализацию программ улучшения сельскохозяйственных культур.
«Геномный отбор играет важную роль в решении проблемы продовольственной безопасности. Это комплекс взаимосвязанных технологий, быстро переходящих из теории в практику. Всего за пару десятилетий они привносят радикальные изменения в программы селекции сельскохозяйственных культур и животных», — считает профессор Цзяньмин Юй, пионер кафедры селекции кукурузы и директор Центра селекции растений имени Рэймонда Ф. Бейкера в Университете штата Айова.
В недавней статье «Геномная селекция: суть, применение и перспективы», опубликованной в журнале The Plant Genome, ГС рассматривается в рамках специального раздела, посвящённого генетике сельскохозяйственных культур, геномике и биотехнологии. Ведущий автор, Диана Эскамилья, бывший научный сотрудник, получивший докторскую степень в лаборатории Цзяньмина Юя, теперь работает специалистом по селекции сельскохозяйственных культур в частном секторе.
Авторы статьи описывают ГС как стратегию селекции растений, предназначенную для прогнозирования измеримых признаков. Она использует взаимосвязи между генетической структурой растения и его фенотипами (наблюдаемыми характеристиками) для построения моделей, способных более точно прогнозировать продуктивность.
Этот процесс расширяет возможности оценки большего количества отдельных культур и сокращает время, необходимое для селекционных циклов. Его можно использовать для различных целей, включая изучение генетического разнообразия, отбор родительских форм с желаемыми характеристиками и выбор генетики, адаптированной к будущим прогнозируемым условиям, путём учёта факторов окружающей среды.
«Было очень волнительно получить приглашение написать эту статью, чтобы помочь людям понять геномную селекцию, её важность и то, как она развивается. Как и в названии, мы пытаемся передать суть геномной селекции и объяснить, как эта стратегия может позволить селекционерам быстрее и точнее реагировать на потребности фермеров и растущего населения.В перспективе мы увидим, что в этой области внедряются новые технологии, такие как искусственный интеллект , и создаются новые инструменты поддержки принятия решений. Всё началось с кукурузы, пшеницы и сои, но это можно применить и для улучшения многих других культур, от которых зависят люди во всём мире, например, бобовых и овощей», — сказала Эскамилья.
«Сейчас я уделяю большое внимание технологическому обучению следующего поколения. Я горжусь отличной работой таких студентов, как Диана, которые помогают нам продолжать наследие Университета штата Айова как мирового центра передовых технологий в области селекции растений»,— сказал Цзяньмин Юй.
ГС включает в себя четыре основных этапа: дизайн обучающей популяции, построение модели, прогнозирование и отбор. Она заменяет часть фенотипического отбора в селекции и дает фенотипированию новую роль генерации данных для построения модели.
Термин ГС часто используется взаимозаменяемо с геномным прогнозированием (ГП). В то время как ГП включает в себя дизайн обучающей популяции, построение модели и прогнозирование, что типично для исследовательских работ, ГС включает в себя этап отбора, что делает позволяет охватить весь процесс селекции. С учетом стремительного развития искусственного интеллекта (ИИ) геномная селекция получает мощную поддержку, считают авторы работы.
Ознакомиться полностью со статьей вы можете по ссылке "Genomic Selection: Essence, applications and prospects".
Источник: Iowa State University. Автор фото: Диана Эскамилья/Университет штата Айова.
