В родословной одомашненного арахиса нашли следы дикорастущего вида

Международная группа под руководством ученых из Университета Джорджии (США) проанализировала геномы двух видов рода Arachis: A. cardenasii и A.hypogaea. Фундаментальная проблема большинства сельскохозяйственных культур — сниженное генетическое разнообразие сортов и как следствие, низкая устойчивость к инфекциям. Поэтому дикие родственники культурных растений очень ценны: они могут значительно повысить приспособленность культурных сортов.

Ранее те же исследователи опубликовали референсный геном A. cardenasii GKP 10017 (секвенирование по протоколу PacBio с покрытием около 43X). У них возникло предположение, что бразильские сорта приобрели устойчивость к патогеном благодаря гибридизации с этим видом.

В новом исследовании авторы проанализировали 256 образцов дикорастущих экземпляров рода Арахис почти из всех ботанических коллекций, представляющих 31 диплоидный вид этого таксона. (Культурный арахис, в отличие от дикорастущих видов, тетраплоиден, он поддерживает почти полные наборы хромосом от двух предковых диплоидных видов, и это ограничивает возможность скрещивания с дикими родственниками.) Девятнадцать образцов относилось к виду A. cardenasii. Кроме того, проанализировали 383 образца вида A. hypogaea из коллекции US Core.

Вклад дикорастущего A. cardenasii в геном культурного A. hypogaea определялся по характеристическим однонуклеотидным полиморфизмам (SNP), полученным с чипов Axiom Arachis Genotyping Array, а также по данным полногеномного секвенирования. Такой анализ позволял обнаружить сегменты хромосом дикорастущего вида A.  cardenasii в геномах сортов арахиса.

Авторы идентифицировали более 250 сортов, происходящих от гибридов с A. cardenasii: эти сорта были обнаружены в Африке, Азии, Океании и Америке. Отследить генетическое влияние дикого вида на культурные сорта спустя полвека было сложной задачей. В записях о некоторых сортах примесь дикого вида уже не была отражена, а другие, возможно, возникли незапланированным путем, например, в результате перекрестного опыления.

Исследователи продемонстрировали значительный вклад A. cardenasii GKP 10017 в рост урожайности арахиса и сокращение использования фунгицидов. Сложная межвидовая гибридизация, которая привела к появлению улучшенных сортов, проводилась в 1960-е годы: A. cardenasii уже тогда был идентифицирован как источник устойчивости к болезням. Потомки устойчивых к нематодам гибридов, полученных в Техасском университете, выращиваются в основном на территории США. Гибриды, созданные в Университете Северной Каролины, распространились по всему миру в рамках программ по обмену семян культурных растений. Многие из них демонстрируют устойчивость к грибковым заболеваниям.

«Мы показали глобальные преимущества, связанные с интродукцией одного дикого вида в арахисоводство десятилетия назад. В этой работе подчеркивается важность биоразнообразия для улучшения сельскохозяйственных культур: сорта арахиса с генетическим вкладом дикого вида обеспечили большую безопасность продукта и сокращение использования фунгицидных аэрозолей», — пишут авторы. Сегодня ботанические коллекции и традиции обмена семенами резко сократились, и, по их мнению, это произошло после вступления в силу Конвенции о биологическом разнообразии 1993 года. Парадоксальным образом, Конвенция осложнила сбор биоматериалов и свободного обмена, а не способствовала им, из-за бюрократизации, политизации и страхов перед «биопиратством». В интересах мировой продовольственной безопасности возобновить прежние традиции, подчеркивают авторы.