Норвежские учёные выяснили, что стандартные методы оценки генетического потенциала тимофеевки луговой – ключевой кормовой культуры Северной Европы – завышают его реальную точность почти в четыре раза. Результаты исследования ставят под сомнение существующие подходы к селекции генетически сложных растений и требуют пересмотра методологии.
К такому выводу пришла группа исследователей из Норвежского университета наук о жизни и селекционной компании Graminor AS. Тимофеевка, на которую приходится до 80% посевных площадей кормовых трав в Норвегии, обладает сложным гексаплоидным геномом (шесть наборов хромосом), что затрудняет применение современных методов селекции, успешно работающих на пшенице или кукурузе.
В ходе масштабного эксперимента учёные проанализировали данные, собранные за десять лет (с 2002 по 2012 год) на двух опытных станциях с разным климатом. Они изучили 889 семейств тимофеевки, оценивая их по 12 параметрам урожайности и кормовой ценности. На основе этих данных были построены девять различных геномных моделей для прогнозирования качеств растений.
Стандартная процедура проверки моделей внутри исходного набора данных (перекрёстная проверка) показала обнадёживающую среднюю точность прогнозов на уровне 0,62. Однако когда эти же модели применили к совершенно новой, независимой группе из 213 семейств растений, высаженных в 2015 году, точность предсказаний рухнула до 0,16. Таким образом, разрыв между ожидаемой и реальной эффективностью составил 74%.
Авторы исследования объясняют расхождение несколькими факторами. При перекрёстной проверке модели могут опираться на родственные связи внутри анализируемой группы, а не на устойчивую связь генов с признаками. Кроме того, на результат влияют ежегодные погодные колебания и упрощённое кодирование сложного генома. Примечательно, что более простые математические модели в итоге оказались надёжнее сложных, которые лучше описывали исходные данные, но хуже справлялись с прогнозированием на новом материале.
Несмотря на это, учёные считают геномную селекцию полезным инструментом, который позволяет ускорить отбор перспективных линий и сократить селекционные циклы. На основе полученных данных они рекомендуют селекционерам формировать обучающие выборки из не менее 300 семейств, использовать панели из 15–20 тыс. генетических маркеров и обязательно проверять модели на полностью независимом материале. Работа норвежских генетиков устанавливает новый стандарт для будущих исследований в области селекции полиплоидных трав, играющих важную роль в обеспечении продовольственной безопасности.