Ученые в Нигерии разработали новую систему классификации сортов тропической кукурузы, которая основана на генетическом анализе. Это позволит ускорить селекцию высокоурожайных и питательных гибридов для стран Африки к югу от Сахары, где кукуруза – основа продовольственной безопасности для миллионов мелких фермеров.
Исследование, которое провели в Международном институте тропического сельского хозяйства (IITA), было сосредоточено на скороспелых сортах, созревающих за 80–99 дней. Такие сорта становятся ключевыми для регионов с коротким или непредсказуемым сезоном дождей, а также позволяют собирать по несколько урожаев в год. Команда проанализировала геномы 1437 элитных линий кукурузы с желтыми и оранжевыми зернами; последние ценятся за высокое содержание провитамина А.
С помощью тысяч ДНК-маркеров исследователи разделили все линии на генетически обособленные группы. При их скрещивании потомство получает повышенную жизнеспособность, что в селекции называют гетерозисом. Главным открытием стало то, что генетическая структура линий тесно связана со сроком их созревания, но почти не зависит от цвета зерен. Десятилетия селекции, направленной на адаптацию к местным условиям, сформировали геном кукурузы сильнее, чем недавнее внедрение генов, отвечающих за питательную ценность.
Этот вывод имеет большое практическое значение. Селекционерам больше не нужно вести отдельные программы для желтой и обогащенной оранжевой кукурузы. Теперь они могут скрещивать линии с разным цветом зерен в рамках уже существующих, разделенных по скороспелости групп. Это упрощает работу, расширяет генетическую базу для отбора и должно ускорить распространение питательных гибридов среди фермеров.
Чтобы проверить свои выводы, ученые создали 276 гибридов и два года оценивали их урожайность. Результаты подтвердили гипотезу: гибриды, полученные от скрещивания линий из разных генетических групп, показали значительно большую продуктивность. Разница в урожайности для скороспелых сортов достигала тонны с гектара – 5,1 т/га против 4,1 т/га. Для ранних сортов показатели составили 5,8 т/га против 4,6 т/га.
Новые гибриды также превзошли лучшие коммерческие сорта. В зависимости от группы скороспелости, их урожайность была выше на 30–45%. У гибридов, скрещенных внутри одной группы, преимущество было незначительным или отсутствовало.
Новая генетическая карта станет для селекционеров инструментом для создания гибридов следующего поколения. Она поможет не только подбирать родительские линии, но и в будущем позволит прогнозировать урожайность с помощью компьютерного моделирования, что еще больше сократит селекционные циклы. Авторы отмечают, что для подтверждения результатов нужны испытания в разных климатических условиях, но уже сейчас геномный подход открывает путь к созданию более продуктивных и устойчивых сортов кукурузы для Африки.