Цікавий факт: у світі існує понад 5 000 сортів картоплі. Дослідження генетики картоплі та селекція картоплі не лише збільшили кількість різних видів картоплі, які ми можемо придбати, таких як біла, червона, жовта або фіолетова, але й допомагають фермерам отримувати вищі врожаї, дозволяючи їм висаджувати сорти, адаптовані до сучасних умов вирощування.

Зазвичай селекціонери зосереджуються на традиційних, комерційних  сортах картоплі, які мають тетраплоїдне походження, оскільки в їхній ДНК міститься чотири копії кожної хромосоми - по дві копії успадковані від кожного з батьків рослини. Люди та більшість інших тварин є диплоїдними - ми маємо дві копії кожної хромосоми, по одній від кожного з батьків.

Небезпеки зменшення генетичного різноманіття

Селекційна наука розвивається, і через величезну кількість тетраплоїдних сортів картоплі, які ми маємо, вони стали тісно пов'язані один з одним, а генетична різниця між ними зменшується. Зменшення генетичного різноманіття призводить до того, що сорти стають більш вразливими до різних захворювань і менш пристосованими до зміни клімату.

Крім того, біорізноманіття дуже важливе для селекційного процесу. Щоб збільшити генетичне різноманіття, селекціонери використовують диких родичів картоплі, які є тетраплоїдними або диплоїдними. Дика диплоїдна картопля також має дві копії кожної хромосоми в ДНК, що полегшує роботу з її генетикою. Як результат, вони стають перспективними для генетиків і селекціонерів для виведення нових диплоїдних сортів картоплі.

Вперше одомашнена в Андах Південної Америки, диплоїдна картопля часто трохи менша за розміром, ніж її тетраплоїдні родичі. Але там, де їй бракує розміру, вона з лишком компенсує це своїм селекційним потенціалом завдяки прихованим і недослідженим генетичним ознакам.

Вивчення диплоїдної картоплі для селекції

Науковий співробітник Міністерства сільського господарства і продовольства Канади (AAFC) д-р Бурлей Фофана вже багато років вивчає зародкову плазму картоплі в науково-дослідному центрі Шарлоттауна на острові Принца Едуарда. Зародкова плазма - це насіння, рослини або частини рослин, що використовуються в селекції, дослідженнях та збереженні сільськогосподарських культур.

«У дикій диплоїдній картоплі існує природне генетичне різноманіття порівняно з тетраплоїдами, що робить її цікавою для селекції. Ми можемо знайти в диплоїдах такі характеристики, як посухостійкість, яких немає в тетраплоїдній картоплі, яку ми вже вирощуємо в Канаді", - каже він.

Відшарування ДНК для пошуку перспективних генетичних маркерів

Доктор Фофана разом з дослідниками AAFC з Шарлоттауна, Острів Принца Едуарда, та Кентвілла, Нова Шотландія, а також колишнім студентом AAFC доктором Брауліо Сото-Серда, який зараз працює в Католицькому університеті Темуко в Чилі, оцінили 384 диплоїдні клони картоплі на стійкість до посухи та характеристики зрілості рослин.

Використовуючи аналіз геномної ДНК, вони виявили генетичні ДНК-маркери, які були пов'язані з ростом рослин і посухостійкістю. Ці маркери відіграють ключову роль у розвитку та старінні рослин, а також у здатності позитивно реагувати на екологічні стреси, такі як посуха. З 384 диплоїдних клонів група виявила 127 пізньостиглих і стійких до посухи клонів, а також дев'ять клонів, які були ранньо- або середньопізньостиглими і стійкими до посухи.

«Це дослідження є дуже перспективним, і ми навіть бачили диплоїди, які перевершують деякі тетраплоїдні сорти картоплі за нормальних умов вирощування. Якщо ми зможемо вивести комерційний диплоїдний або тетраплоїдний сорт картоплі, ранньо- або середньопізньостиглий, з відносно коротким вегетаційним періодом і стійкий до посухи, він буде добре сприйнятий канадськими виробниками картоплі", - вважає д-р Фофана.

Приблизно 50 найбільш перспективних диплоїдних клонів з групи за характеристиками врожайності та якості бульб перейдуть до наступного етапу селекційного процесу з д-ром Бенуа Бізімунгу, науковим співробітником AAFC з Фредеріктонського науково-дослідного центру досліджень і розробок.

Д-р Бізімунгу зберігає деякі з них у Канадській колекції генетичних ресурсів картоплі і оцінить кожну з них за розміром, формою, потенціалом врожайності, кулінарними та технологічними характеристиками. Після цієї оцінки вони можуть бути випущені як диплоїдні сорти картоплі або використані як зародкова плазма в селекційному трубопроводі з доктором Девідом Де Койєром.

Поки що дослідження доктора Фофани є важливим першим кроком. Воно показує, що гени, пов'язані зі стійкістю до посухи, можуть бути розроблені, і що маркери, послідовності генів і 50 відібраних клонів є ключовими ресурсами для селекціонерів, щоб зробити майбутні сорти картоплі більш стійкими до зміни клімату.

Короткі підсумки

1. Завдяки великій кількості тетраплоїдних (чотирихромосомних) сортів картоплі генетичні відмінності між ними зменшуються. Це призвело до того, що старі зародки дикої диплоїдної картоплі стали перспективними сортами для генетиків і селекціонерів Міністерства сільського господарства і продовольства Канади (AAFC).

2. Доктор Бурлей Фофана разом з дослідниками AAFC з Шарлоттауна, Острів Принца Едуарда, та Кентвіля, Нова Шотландія, а також колишнім студентом AAFC доктором Брауліо Сото-Серда, який зараз працює в Католицькому університеті Темуко в Чилі, оцінили 384 диплоїдні клони картоплі на стійкість до посухи та характеристики зрілості рослин.

3. З 384 диплоїдних клонів група виявила 127 пізньостиглих і толерантних до посухи, а дев'ять клонів були ранньо- та середньопізньостиглими і толерантними до посухи.

4. Дослідження доктора Фофани є важливим першим кроком. Воно показує, що гени, пов'язані зі стійкістю до посухи, можуть бути розроблені, і що маркери, послідовності генів і 50 відібраних клонів є ключовими ресурсами для селекціонерів, щоб зробити майбутні сорти картоплі більш стійкими до зміни клімату.