Китайские учёные определили ключевые участки генома кукурузы, которые отвечают за гетерозис – явление, при котором гибриды первого поколения превосходят родительские растения по урожайности и устойчивости. Результаты исследования, опубликованные в BMC Plant Biology, позволят селекционерам точнее прогнозировать свойства новых сортов и создавать более продуктивные и устойчивые к полеганию растения.
Гетерозис, или «гибридная сила», лежит в основе современного производства кукурузы, однако его генетические механизмы изучены не до конца. Группа генетиков под руководством Сяофэй Ханя и Сыин Сун из Северо-Западного университета сельского и лесного хозяйства КНР сосредоточилась на двух параметрах: высоте растения и высоте крепления початка. От этих характеристик зависят объём биомассы, устойчивость стебля к ветру и дождю, а также удобство механизированной уборки урожая.
Для эксперимента исследователи вывели 183 рекомбинантные линии кукурузы от двух родительских сортов, а затем скрестили каждую из них обратно с «родителями». Такой метод позволил изолировать и оценить влияние отдельных фрагментов ДНК на проявление гетерозиса. Анализ проводили в четырёх различных климатических условиях, чтобы отделить генетические факторы от влияния среды.
В результате учёные обнаружили свыше 190 участков генома (локусов количественных признаков, QTL), связанных с увеличением высоты растений и початков у гибридов. Четырнадцать из них оказались ключевыми – каждый отвечал более чем за 10% наблюдаемых изменений. Примечательно, что в некоторых из этих участков расположены уже известные гены, которые регулируют развитие побегов и реакцию растений на свет.
Исследователи также выявили 21 участок ДНК, влияние которых оставалось стабильным вне зависимости от условий выращивания. Такие генетические маркеры особенно ценны для селекции, поскольку обеспечивают предсказуемый результат в разных агроклиматических зонах. Работа китайских генетиков создаёт основу для более целенаправленного выведения гибридов кукурузы с заранее заданными характеристиками, что важно для обеспечения продовольственной безопасности.