Селекция сделала кукурузу урожайной и привередливой

В результате интенсивной селекции кукуруза, выращиваемая в Северной Америке, обладает высокой урожайностью, но это справедливо только когда растение произрастает в тех условиях, для которых его отбирали. К другим местообитаниям кукуруза адаптируется плохо и ее урожайность снижается. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Благодаря интенсивному искусственному отбору селекционеры смогли добиться у кукурузы высокой урожайности. Но до сих пор было не до конца ясно, как меняется в процессе селекции способность этого растения приспосабливаться к изменившимся условиям среды. Например, оставался открытым вопрос о том, изменится ли урожайность, если кукурузу высадить на местности, отличающейся по каким-либо климатическим характеристикам от той, в которой ее отбирали изначально.

Авторы исследования решили изучить этот вопрос и проверили, как селекция повлияла на способности кукурузы к адаптации. Они изучили популяции кукурузы, произрастающие более чем на 12 тысячах участков в разных частях Северной Америки. Помимо геномов и фенотипических признаков, например, роста или урожайности, ученые использовали и данные о погодных условиях в той или иной местности.

Они обнаружили, что в геномах растений есть участки, которые значительно отличаются у разных популяций, то есть на них действовал сильный отбор. Авторы считают, что в этих регионах расположены гены или регуляторные элементы, которые влияют на высокую урожайность в конкретной местности, и, судя по всему, ассоциированы с уменьшенной способностью к адаптации. Получается, что из-за селекции произошло «генетическое обеднение», что мешает растению приспособиться к смене условий, а имеющаяся фенотипическая пластичность не способна покрыть это обеднение. Также авторы предполагают, что способность к адаптации в большей степени определяется регуляторными элементами, расположенными перед генами на расстоянии до 5 000 нуклеотидов.

Авторы считают, что при возможности предсказать, как поведет себя растение с определенным генотипом в разных условиях и как будет изменяться его фенотип, в будущем станет проще создавать приспособленные к разным условиям сорта. Кроме того, такие данные помогут избежать экономических потерь при неправильной высадке культур.

Не так давно датские ученые расшифровали геном кукурузного початка возрастом более 5 тысяч лет и, сравнив его с геномом предка кукурузы, теосинте, смогли взглянуть на эволюцию этого растения.

Надежда Потапова