Впервые составлена генетическая карта холодоустойчивости российского чая
Впервые в мировой практике для отечественных сортов чая создана детальная генетическая карта с координатами ключевых участков ДНК, ответственных за морозостойкость. Эта работа стала главным итогом масштабного международного проекта, выполненного Субтропическим научным центром РАН совместно с Аньхойским сельскохозяйственным университетом (Китай) при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-46-00002) и фонда NSFC Китая.
Масштабная генетическая работа проводилась на специально созданной популяции чая — потомстве от скрещивания холодоустойчивого адыгейского генотипа и восприимчивого к холоду сорта «Колхида». С помощью методов полногеномного анализа (позволяющих «прочитать» всю последовательность ДНК) и генетического картирования (определяющего точное положение генов на хромосомах, подобно составлению карты) учёные точно определили положение на хромосомах конкретных участков ДНК (локусов), ассоциированных с устойчивостью.
Отечественный сорт чая «Колхида»
Для этого учёные подвергли растения комплексным стресс-тестам — холоду, морозу и засухе — чтобы выявить гены, наиболее активно включающиеся в защиту. Из сотен кандидатов были отобраны два малоизученных гена с максимальной активностью. Поскольку напрямую изменить геном чая пока технически сложно, для функциональной проверки этих генов был использован биотехнологический «обходной путь»: гены чая встроили в модельное растение — табак, которое благодаря быстрому жизненному циклу и простоте генетических модификаций служит удобной живой лабораторией для подобных исследований. Полученные трансгенные линии табака прошли всестороннее изучение в условиях холода, что позволило установить влияние генов-кандидатов на ключевые биохимические процессы, фотосинтез и устойчивость к холоду.
«Самое главное, что было сделано в рамках проекта — впервые в мире получена информационная карта с локусами холодоустойчивости у отечественных генотипов чая. На основе неё определено точное местоположение на хромосомах и выявлены маркеры и гены, которые потенциально влияют на устойчивость к холоду. Это даёт мировой селекции чая принципиально новые инструменты для селекции», — рассказала руководитель проекта, заведующая лаборатории молекулярно-генетических исследований кандидат биологических наук Лидия Самарина.
Анализ содержания воды в листьях табака в холоде и в нормальных условиях
Особую практическую ценность проекта представляют разработанные молекулярные маркеры — уникальные генетические «метки». Например, совместно с китайскими коллегами для гена CsLUX учёные обнаружили не просто сам ген, а его конкретную природную модификацию — гаплотип HapA, связанный с заменой аминокислоты в гене. Гаплотип — это уникальный набор мелких вариаций в последовательности ДНК данного гена, своего рода его «почерк». Проведя ассоциативное исследование, учёные установили статистически значимую связь: наличие гаплотипа HapA в геноме чайного растения сильно коррелирует с повышенной холодоустойчивостью китайских и российских генотипов. Более того, географический анализ показал, что этот полезный вариант накапливается в популяциях, исторически растущих в более суровых условиях, что служит независимым доказательством его ценности для выживания. Использование таких маркеров в селекции позволит отбирать перспективные сеянцы на ранних стадиях, что сократит сроки создания новых сортов на многие годы.
Таким образом, проект не только выполнил фундаментальную задачу по расшифровке механизмов холодоустойчивости, но и передал селекционерам новые генотипы чая и практические инструменты для ускоренного создания новых улучшенных сортов. Эти сорта, обладающие повышенной выносливостью, призваны закрепить успех отечественного чаеводства в зоне рискованного земледелия и обеспечить устойчивое производство ценной продукции в России.
Источник: пресс-служба Субтропического научного центра РАН.
