Сахарная свекла (Beta vulgaris ) является второй по значимости сельскохозяйственной культурой в мире для производства сахара, уступая только сахарному тростнику. В то время как значительные достижения в селекции привели к увеличению содержания сахара с 4% до 20% за последнее столетие, дальнейший прогресс был затруднен генетическими и экологическими ограничениями. Нынешнее «узкое место» в производстве сахарной свеклы подчеркивает настоятельную необходимость более глубокого понимания генетических механизмов, которые управляют ключевыми агрономическими признаками, такими как биомасса и содержание сахара. В связи с тем, что мировой спрос на сахар растет, исследователи в настоящее время как никогда сосредоточены на разгадке генетической основы продуктивности сахарной свеклы для создания высокоурожайных сортов.

Группа исследователей из Академии наук и технологий Внутренней Монголии недавно опубликовала исследование (DOI: 10.1093/hr/uhae230) в Исследования в области садоводства 12 августа 2024 года, в котором исследуются генетические факторы, лежащие в основе важнейших агрономических признаков сахарной свеклы. Используя полногеномные ассоциативные исследования (GWAS) и секвенирование РНК, исследование направлено на точное определение генов, ответственных за повышение урожайности сахарной свеклы и содержания сахара.

В исследовании использовалась обширная коллекция из 269 образцов сахарной свеклы со всего мира. Исследователи измерили 12 фенотипических признаков, включая биомассу и содержание растворимых сахаров, и повторно секвенировали геномы 207 образцов, обнаружив более 14 миллионов SNP и почти 3 миллиона инделов. Это выявило замечательное генетическое разнообразие среди различных образцов. С помощью секвенирования GWAS и РНК команда идентифицировала несколько ключевых генов, связанных с фенотипическими вариациями у сахарной свеклы. Примечательно, что они обнаружили УДФ-глюкоза-4-эпимераза , ген двойной роли, который регулирует как накопление сахара, так и синтез клеточной стенки. Этот ген продемонстрировал различные паттерны экспрессии на разных стадиях развития, что позволяет предположить, что он играет ключевую роль в управлении распределением сахара в растении. Кроме того, исследование выявило значительные генетические различия между китайскими и некитайскими образцами сахарной свеклы, что дает ценную информацию об истории селекции и генетической дивергенции. Эти результаты закладывают основу для молекулярной селекции сахарной свеклы, предоставляя инструменты для повышения урожайности и содержания сахара в будущих сортах.

Доктор Чжиминь Янг, один из авторов исследования, прокомментировал: «Наши результаты обеспечивают прочную основу для молекулярной селекции сахарной свеклы. Точно определив ключевые гены, такие как УДФ-глюкоза-4-эпимераза , теперь у нас есть возможность нацеливаться на конкретные генетические маркеры для создания сортов сахарной свеклы с более высокой урожайностью и повышенным содержанием сахара».

Последствия этого исследования имеют далеко идущие последствия для свеклосахарной промышленности. Определив гены, которые регулируют ключевые признаки, такие как биомасса и накопление сахара, селекционеры теперь имеют потенциал для разработки новых сортов, которые предлагают как улучшенную урожайность, так и более высокое содержание сахара. Это исследование не только углубляет наше понимание генетики сахарной свеклы, но и предоставляет практические инструменты для молекулярной селекции, что потенциально может привести к более эффективному, устойчивому и продуктивному производству сахара в будущем.

###

Ссылки

ДОЙ

10,1093/ч/укаэ230

URL-адрес оригинального источника

https://doi.org/10.1093/hr/uhae230

Информация о финансировании

Эта работа была поддержана проектом «Механизм открытого конкурса по отбору лучших кандидатов» автономного района Внутренняя Монголия (2022JBGS0029), целевым фондом CARS-170725, проектом трансформации достижений Внутренней Монголии (2019CG093) и проектом научно-технологического плана Внутренней Монголии (201802070).

Около Исследования в области садоводства

Исследования в области садоводства является журналом открытого доступа Нанкинского сельскохозяйственного университета и занял первое место в категории «Садоводство» по версии Journal Citation Reports ™ от Clarivate, 2022 г. Журнал стремится публиковать оригинальные научные статьи, обзоры, перспективы, комментарии, корреспонденцию и письма редактору, связанные со всеми основными садоводческими растениями и дисциплинами, включая биотехнологию, селекцию, клеточную и молекулярную биологию, эволюцию, генетику, межвидовые взаимодействия, физиологию, а также происхождение и одомашнивание сельскохозяйственных культур.