Теперь исследовательская группа под руководством генетиков из Калифорнийского университета в Риверсайде и Хуачжунского сельскохозяйственного университета, Китай, использовала этот метод для прогнозирования характеристик гибридного риса (например, урожайности, скорости роста и устойчивости к болезням). Новая технология потенциально может произвести революцию в селекции гибридных растений в сельском хозяйстве.Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, представляет собой пилотный исследовательский проект по рису.
Однако эту технологию можно легко распространить на другие культуры, такие как кукуруза.«Рис и кукуруза — две основные культуры, которые зависят от гибридной селекции», — сказал Шичжун Сюй, профессор генетики из отдела ботаники и наук о растениях Калифорнийского университета в Риверсайде, который был одним из руководителей исследовательского проекта. «Если мы сможем идентифицировать много высокоэффективных гибридов в этих культурах и использовать эти гибриды, мы сможем значительно увеличить производство зерна для достижения глобальной продовольственной безопасности».Геномное предсказание использует маркеры всего генома для предсказания будущих людей или видов.
Эти маркеры представляют собой гены или последовательности ДНК с известным местоположением на хромосоме. Геномное предсказание отличается от традиционных предсказаний тем, что оно пропускает этап обнаружения маркера.
Этот метод просто использует все маркеры всего генома для прогнозирования признака.«Классический отбор с помощью маркеров использует только маркеры, которые имеют большое влияние на признак», — объяснил Сюй. «Он игнорирует все маркеры с небольшими эффектами.
Но многие экономически важные черты контролируются большим количеством генов с небольшими эффектами. Поскольку модель геномного прогнозирования захватывает все эти гены с небольшими эффектами, предсказуемость значительно улучшается».Без геномного прогнозирования селекционеры должны выращивать все возможные кроссы в полевых условиях, чтобы выбрать лучший кросс (гибрид). Например, для 1000 инбредных родителей общее количество скрещиваний будет 499500.
«Невозможно вырастить такое количество крестов в поле», — сказал Сюй. «Однако с помощью технологии геномного прогнозирования мы можем вырастить, скажем, только 500 скрещиваний, затем спрогнозировать все 499500 потенциальных скрещиваний и выбрать лучшие скрещивания на основе предсказанных значений этих гибридов».Сюй отметил, что геномное предсказание особенно полезно для предсказания гибридов, потому что последовательности гибридной ДНК определяются их инбредными родителями.
«Можно добиться большей экономии, потому что нам не нужно измерять последовательности ДНК гибридов», — сказал он. «Знание генотипов родителей позволяет сразу узнать генотип гибрида. Действительно, нет необходимости измерять генотип гибрида.
Он полностью предсказывается моделью».Когда исследователи включили «доминирование» и «эпистаз» в свою модель прогнозирования, они обнаружили, что предсказуемость улучшилась.
В генетике доминирование описывает совместное действие двух разных аллелей (копий) гена. Например, если одна копия гена имеет значение 1, а другая копия имеет значение 2, совместный эффект двух аллелей может быть равен 4, что указывает на то, что эти два аллеля не являются аддитивными. В этом случае произошло доминирование. Эпистаз относится к любому типу взаимодействия генов.
«Включив доминирование и эпистаз, мы приняли во внимание всю доступную информацию для прогнозирования», — сказал Сюй. «Это привело к более точному предсказанию значения признака».Геномное предсказание можно использовать для предсказания наследственных заболеваний человека.
Например, многие виды рака передаются по наследству, и можно выполнить прогнозирование генома, чтобы предсказать риск заболевания для человека.Сюй присоединился к исследованию Цифа Чжана и его ученика Дэн Чжу из Хуачжунского сельскохозяйственного университета, Китай.
Затем исследовательская группа во главе с Сюй и Чжаном разработает полевой эксперимент для выполнения гибридного предсказания на рисе.