В Курчатовском геномном центре сравнили геномы российских и южноамериканских сортов картофеля и выявили генетические различия у сельскохозяйственных растений, произрастающих в разных широтах. Задача исследования – выявить гены, отвечающие за акклиматизацию и процессы клубнеобразования.

Известно, что предки современного картофеля произрастали в высокогорных областях Перу, рядом с экватором, в условиях короткого светового дня. При культивировании в Европе и, в частности, в России, то есть в более высоких широтах, вдали от экватора, картофель адаптировался к длинному световому дню. Сравнивая геномы картофеля из Латинской Америки, в основном Перу, и 15 российских сортов, ученые искали следы такой адаптации – изменение числа копий генов. Мутации, связанные с повторением целого гена в геноме (дупликации), позволяют ему работать более интенсивно или в более широких пределах внешних условий.

«Основное внимание селекционеров и генетиков приковано к изучению молекулярных механизмов формирования клубней. Ключевую роль в этом процессе играют гены-регуляторы. Они позволяют запускать или останавливать молекулярные процессы формирования клубней, регулируют функционирование их клеток в процессе развития и созревания. У картофеля эти гены активируются, в свою очередь, за счет генов-фоторецепторов при наступлении короткого светового дня, ближе к осени. Эти гены активно изучают, чтобы более глубоко понимать молекулярные механизмы работы биологических процессов», – сообщил Дмитрий Афонников, ведущий научный сотрудник Курчатовского геномного центра ИЦиГ СО РАН.

В ходе исследования ученые выявили значительную разницу между российскими и южноамериканскими сортами картофеля по количеству копий генов, отвечающих за клубнеобразование и адаптацию к длине светового дня: у российских сортов число копий повышено, а у латиноамериканских – понижено.

«Самое интересное, что нам удалось выявить ген, связанный с контролем фотопериода, не изученный ранее у картофеля. Это ген гликогидролазы поли (АДФ-рибозы), PARG. Он оказался самым размноженным у всех 15 исследуемых российских сортов. А у латиноамериканских сортов дупликации наблюдались лишь в трех случаях из девяти», – рассказал Дмитрий Афонников.

По словам исследователей Курчатовского геномного центра, этот ген требует дальнейшего экспериментального изучения – оно может выявить новые механизмы адаптации картофеля к условиям высоких широт.

«Направленное изменение числа копий этого гена может позволить адаптировать любой сорт картофеля к условиям светового дня, наблюдаемым в конкретной точке нашей страны», – комментирует Степан Тощаков, начальник лаборатории «Геномная фабрика» Курчатовского института.

Справочно:

Курчатовский геномный центр – консорциум научных организаций во главе с НИЦ «Курчатовский институт». Это один из трех геномных центров мирового уровня, созданных в рамках Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий.

В состав консорциума входят Курчатовский институт (Москва), НИЦ «КИ» – ПИЯФ (Гатчина), Институт цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск) и Никитский ботанический сад – Национальный научный центр РАН (Ялта).

Источник: пресс-центр НИЦ «Курчатовский институт».