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.