Ученые определили набор генетических маркеров, который поможет адаптировать сою к уникальным агроклиматическим условиям Руанды и повысить урожайность культуры в стране. Результаты исследования, опубликованные в журнале Theoretical and Applied Genetics, могут стать основой для селекционных программ в других высокогорных тропических регионах.
Соя – одна из ключевых мировых культур, источник растительного белка и масла. Однако в Руанде, где спрос на нее стабильно растет, фермеры собирают не более тонны с гектара. Причина в том, что почти все используемые сорта выведены для других частей Африки и плохо приспособлены к руандийскому климату: короткому световому дню из-за близости к экватору и прохладным температурам из-за расположения на высоте 1300–1700 метров.
В основе проблемы лежит биология сои – это растение короткого дня, цветение которого запускается только при определенной продолжительности светового периода. Сорта из умеренных широт в тропиках зацветают преждевременно и не успевают набрать биомассу, а тропические сорта в умеренных широтах могут не зацвести вовсе. Прохладный климат высокогорий дополнительно усложняет эту зависимость.
Международная группа исследователей под руководством Университета Миссури проанализировала 1004 генетически разнообразных образца сои из генобанка Минсельхоза США. После предварительного отбора 466 образцов прошли полномасштабные полевые испытания в трех регионах Руанды в 2017–2018 годах. Ученые оценивали сроки цветения, созревания, высоту растений, вес семян, а также содержание в них белка и масла.
Генетический анализ выявил 342 участка генома, связанных с ключевыми агрономическими признаками. Некоторые из них совпали с уже известными генами, отвечающими за сроки созревания (E1, E2, E9 и другие), что подтвердило точность методики. Наиболее важным открытием стали две крупные области на второй хромосоме, которые одновременно влияют на сроки цветения, созревания и высоту растений. Один из маркеров в этой области объясняет до 19% различий в сроках созревания сортов.
Исследователи также показали, что для условий Руанды более точным показателем для прогнозирования развития растений служат не календарные дни, а сумма активных температур (GDD). Этот подход, уже стандартный для кукурузы в Северной Америке, позволит селекционерам точнее подбирать сорта для разных микроклиматов страны. Работа дает руандийским аграриям готовые генетические инструменты для выведения местных высокоурожайных сортов и закладывает основу для адаптации сои в схожих по климату регионах мира.