Скотт Джексон, директор Центра прикладных генетических технологий Университета Джорджии в Колледже сельскохозяйственных и экологических наук, является председателем Международной инициативы по геному арахиса (IPGI).Новая последовательность генома арахиса будет доступна исследователям и селекционерам по всему миру, чтобы помочь в выведении более продуктивных и устойчивых сортов арахиса.Арахис, известный в науке как Arachis hypogaea и также называемый арахисом, важен как с коммерческой точки зрения, так и с точки зрения питания. В то время как богатые маслами и белками бобовые считаются товарной культурой в развитом мире, в развивающихся странах они по-прежнему являются ценной культурой для поддержания жизнедеятельности.
«Урожай арахиса важен в Соединенных Штатах, но он также очень важен для развивающихся стран», — сказал Джексон. «Во многих регионах это основной источник калорий для семей и товарный урожай для фермеров».Во всем мире фермеры обрабатывают около 24 миллионов гектаров арахиса ежегодно и производят около 40 миллионов метрических тонн.«Повышение устойчивости сортов арахиса к засухе, насекомым и болезням может помочь фермерам в развитых странах производить больше арахиса с меньшим количеством пестицидов и других химикатов и помочь фермерам в развивающихся странах прокормить свои семьи и создать более безопасные средства к существованию», — сказал генетик растений.
Раджив Варшней из Международного научно-исследовательского института сельскохозяйственных культур полузасушливых тропиков в Индии, член IPGI.Усилия по секвенированию генома арахиса предпринимались уже несколько лет. По словам Пегги Озиас-Акинс, генетика растений из кампуса UGA в Тифтоне, которая также работает с IPGI и работает с IPGI, несмотря на то, что арахис успешно выращивался для интенсивного выращивания в течение тысяч лет, относительно мало было известно о генетической структуре бобовых из-за их сложности. директор Института селекции, генетики и геномики УГА.
«До сих пор мы выращивали арахис относительно вслепую по сравнению с другими культурами», — сказал генетик IPGI Дэвид Бертиоли из Университета Бразилии. «У нас было меньше информации для работы, чем со многими культурами, которые были более тщательно изучены и изучены».Арахис на полях сегодня является результатом естественного скрещивания двух диких видов, Arachis duranensis и Arachis ipaensis, которое произошло на севере Аргентины между 4000 и 6000 лет назад. Поскольку его предками были два разных вида, сегодняшний арахис является полиплоидом, что означает, что этот вид может нести два отдельных генома, обозначенных субгеномами A и B.Чтобы составить карту структуры арахиса, исследователи секвенировали геномы двух предков, потому что вместе они представляют собой культивируемый арахис.
Последовательности обеспечивают исследователям доступ к 96 процентам всех генов арахиса в их геномном контексте, обеспечивая молекулярную карту, необходимую для более быстрого выведения устойчивых к засухе и болезням, с низким потреблением и более урожайных сортов арахиса.Два предка диких видов были собраны в природе, сохранены в банках зародышевой плазмы и затем использованы IPGI для лучшего понимания генома арахиса. Геномы двух видов-предков представляют собой отличные модели для генома культивируемого арахиса. A. duranenis служит моделью для субгенома A культивируемого арахиса, в то время как A. ipaensis представляет субгеном B.
Знание геномных последовательностей двух родительских видов позволит исследователям распознать геномную структуру культивируемого арахиса путем дифференциации двух субгеномов, присутствующих в растениях. Возможность видеть два отдельных структурных элемента также поможет будущей разработке генных маркеров — определению связей между присутствием гена и физическими характеристиками растения. Понимание структуры генома арахиса заложит основу для новых сортов с такими характеристиками, как добавленная устойчивость к болезням и засухоустойчивость.Кроме того, эти последовательности генома будут служить руководством для сборки генома культивируемого арахиса, что поможет расшифровать геномные изменения, которые привели к одомашниванию арахиса, которое ознаменовалось увеличением количества и размера семян.
Наборы геномных последовательностей и дополнительная информация доступны по адресу http://peanutbase.org/files/genomes/.Международная инициатива по геному арахиса объединяет ученых из США, Китая, Бразилии, Индии и Израиля, чтобы очертить последовательности генома арахиса, охарактеризовать генетические и фенотипические вариации культурного и дикого арахиса и разработать геномные инструменты для селекции арахиса.
Первоначальное секвенирование было выполнено BGI, Шэньчжэнь, Китай, ранее известным как Пекинский институт геномики.Сборка производилась в BGI, USDA-ARS в Эймсе, штат Айова, и в Калифорнийском университете в Дэвисе. Проект финансировался арахисовой промышленностью через Peanut Foundation и MARS Inc. и тремя китайскими академиями (Хэнаньская академия сельскохозяйственных наук, Китайская академия сельскохозяйственных наук и Шаньдунская академия сельскохозяйственных наук).
Полный список организаций, участвующих в проекте, и других источников финансирования доступен на сайте www.peanutbioscience.com.В США арахис является основной пропашной культурой на юге и юго-востоке США.
Несмотря на то, что они являются основным экономическим двигателем экономики США, бобовые также имеют решающее значение для рациона питания и средств к существованию миллионов мелких фермеров в Азии и Африке, многие из которых — женщины.Помимо того, что семена арахиса являются богатым источником масла (от 44 до 55 процентов), белка (от 20 до 50 процентов) и углеводов (от 10 до 20 процентов), они также являются важным источником ниацина, фолиевой кислоты, кальция, фосфора, магний, цинк, железо, рибофлавин, тиамин и витамин Е.«Хотя секвенирование арахиса можно рассматривать как большой шаг вперед в генетике и геномике растений, оно также может стать большим шагом вперед в стабилизации сельского хозяйства в развивающихся странах», — сказал Дэйв Хойзингтон, программный директор Агентства США. для международного развития «Кормим будущее» Лаборатория инноваций по арахису и микотоксинам, которая находится в UGA.
«С появлением последовательности генома арахиса у исследователей появятся гораздо более совершенные инструменты для ускорения разработки новых сортов арахиса с улучшенными урожаями и улучшенным питанием», — сказал он.