Арахис, который сегодня выращивают фермеры, является результатом гибридизации двух диких видов. Гибрид выращивали древние жители Южной Америки и путем селекции превратили в сегодняшнее культурное растение.Сравнение последовательностей ДНК одного из диких видов и культурного арахиса показало, что они практически идентичны; Фактически, они идентичны на 99,96%.
Сходство беспрецедентное.«Это похоже на то, как если бы мы отправились в прошлое и взяли образцы того же растения, из которого вырос арахис в садах этих древних людей», — сказал Дэвид Бертиоли, Международная инициатива по геному арахиса, или IPGI, генетик растений Университета де-ла-Фронтера. Бразилиа, который работает в UGA.Это открытие является частью исследования, опубликованного в этом месяце в журнале Nature Genetics, опубликованном IPGI под руководством UGA.
Скотт Джексон, директор Центра прикладных генетических технологий UGA при Колледже сельскохозяйственных и экологических наук, является председателем IPGI. Бертиоли — ведущий автор статьи.
Поскольку его предками были два разных вида, сегодняшний арахис несет два отдельных генома, обозначенных субгеномами «А» и «В». Их высокое сходство означает, что их очень трудно выделить отдельно при секвенировании генома культивируемого арахиса. Итак, в качестве первого шага исследователи построили свои модели, используя два диких древних вида арахиса, собранные ботаниками в лесистых предгорьях Анд в Боливии и Аргентине несколько десятилетий назад.Геном одного из них, Arachis duranensis, примерно настолько похож на субгеном A, как и следовало ожидать.
Однако что действительно привлекло их внимание, так это то, что геном другого вида, A. ipaensis, оказался практически идентичным субгеному B.Вскоре после его сбора в 1971 году ботаники, собиравшие A. ipaensis, поняли, что он особенный. Популяция A. ipaensis была очень маленькой и изолированной, а ее ближайшие родственники выросли на сотни миль к северу.
Они спросили, как он попал в то место, где они обнаружили, что он растет.Вдохновленные необычайной идентичностью ДНК, ученые использовали информацию из ботанических коллекций десятилетней давности, знание сезонных перемещений древних охотников-собирателей-фермеров и расчеты молекулярных часов ДНК, чтобы выяснить, что семена растений почти наверняка были доставлены людьми. около 10 000 лет назад.«Все подходит», — сказал Бертиоли. "Это единственное место, где когда-либо были обнаружены виды геномов A и B, растущие близко друг к другу.
Этот регион находится прямо рядом с регионом, где даже сегодня выращиваются самые примитивные виды культурного арахиса, и дата как раз вовремя. представить, что одомашнивание растений происходило в Южной Америке ».Перемещение видов с геномом B в диапазон видов с геномом A означало, что гибридизация могла произойти, вероятно, благодаря местной пчеле, и были сформированы культивируемые виды арахиса. Остальное уже история, сказал Бертиоли.Новые последовательности генома арахиса были представлены исследователям и селекционерам по всему миру в 2014 году.
Их использование способствует выведению более продуктивных и устойчивых сортов арахиса. Статья в Nature Genetics представляет собой первую официальную публикацию IPGI.Усилия по секвенированию генома арахиса заняли несколько лет. По словам Пегги Озиас-Акинс, старшего автора статьи и директора Института селекции, генетики и геномики UGA, хотя арахис был успешно выведен для интенсивного выращивания, о генетической структуре бобовых было известно относительно мало из-за их сложности. . Последовательности предоставляют исследователям доступ к 96 процентам всех генов арахиса и предоставляют карту ДНК, необходимую для более быстрой идентификации и генетической маркировки генов, которые придают желаемые черты, такие как устойчивость к засухе и болезням.
Консорциум производителей арахиса, производителей арахиса, брокеров и групп производителей пищевых продуктов выделил 6 миллионов долларов на финансирование усилий по секвенированию генома через The Peanut Foundation.Виктор Нвосу, менеджер программы Mars Chocolate и председатель совета директоров The Peanut Foundation, с энтузиазмом оценивает успехи, которым способствуют эти открытия.
«Проект генома арахиса приведет к снижению производственных затрат за счет создания устойчивых к болезням сортов и повышения урожайности для фермеров, скорости отбора и выпуска новых сортов для селекционеров и потенциала повышения питательной ценности арахиса для потребителей», — сказал Нвосу. . «Мы уже начинаем видеть эти преимущества».