Немецкие исследователи разработали селекционную стратегию, которая позволяет одновременно повышать генетический прирост и сохранять генетическое разнообразие культур. Новый подход превосходит стандартные отраслевые методы, не требуя дополнительных ресурсов, и может изменить планирование селекционных программ. Результаты работы опубликованы в журнале Theoretical and Applied Genetics.
Селекционеры постоянно сталкиваются с выбором: добиваться максимального генетического улучшения в кратчайшие сроки или сохранять вариативность, от которой зависит будущий прогресс. Современная геномная селекция ускоряет отбор по таким признакам, как урожайность, но стандартный метод – отбор лучших линий с последующим случайным скрещиванием – быстро истощает генетическое разнообразие. Это подрывает долгосрочный успех селекции, так как обедняет материал для выведения новых сортов.
Ученые под руководством Эмануэля Гроша и Каролы Зенке-Филиппи изучили, как можно решить эту проблему в рамках краткосрочной программы, рассчитанной на пять поколений. Они смоделировали 19 различных стратегий, используя реальные генетические данные 224 линий овса и 293 линий пшеницы. В симуляциях комбинировались разные критерии отбора родительских растений и методы планирования скрещиваний.
Исследование показало, что ни один из альтернативных методов, применяемый на протяжении всего цикла, не смог одновременно улучшить и генетический прирост, и разнообразие по сравнению со стандартным подходом. Некоторые стратегии давали высокий прирост, но вели к еще большей потере разнообразия. Другие, ориентированные на сохранение вариативности, не оправдывали себя в коротком цикле.
Прорывным оказалось последовательное применение разных методов на разных этапах селекции. Наилучших результатов достигла стратегия, при которой в первых поколениях скрещивания планировали по принципу «максимальной геномной оценки». Этот индекс сохраняет генетическую изменчивость на ранних стадиях. Затем селекционеры переключались на критерий «полезности», который эффективно использует накопленное разнообразие для получения максимального прироста.
Такая комбинированная стратегия в обеих культурах – овсе и пшенице – обеспечила и более высокий генетический прирост, и сохранила большее разнообразие, чем стандартный отраслевой метод. Авторы отмечают, что подход не требует нового оборудования или технологий, а лишь более продуманного применения уже существующих инструментов анализа. Это позволяет селекционерам быстрее выводить более продуктивные и устойчивые сорта, не жертвуя генетическим потенциалом для будущих поколений.