Фото Красохиной С.И.
Тип цветка винограда - важный фактор при выведении качественных сортов.
И винный, и столовый виноград существуют благодаря настолько редкому генетическому обмену, что за последние 6 миллионов лет это произошло в природе лишь дважды. И с тех пор, как виноградная лоза 8000 лет назад была одомашнена, селекция продолжала оставаться игрой.
Читайте здесь: Знаменитый селекционер: «играй и выигрывай»
Когда современные селекционеры выращивают новые сорта, пытаясь вывести виноград с лучшим вкусом и устойчивостью к болезням, им требуется от двух до четырех лет, чтобы узнать, есть ли у них генетические составляющие для создания обоеполого типа цветка.
Цветок функционально женского типа (ФЖТ) завязывает ягоды, но производит стерильную пыльцу. У мужских цветков пыльца фертильна, но редуцирован пестик, из-за чего нет ягод, поэтому идеальным выбором для винограда является обоеполый тип цветка, который сочетает в себе гены обоих полов и может самоопыляться. Обоеполые сорта винограда дают стабильную урожайность, равномерные по размеру ягоды в грозди, грозди лучше опыляются вне зависимости от погодных условий, поэтому именно их исследователи используют для дополнительного скрещивания.
Ученые Корнельского университета и Калифорнийского университет в Дэвисе провели работу для идентификации ДНК-маркеров, которые определяют пол цветков винограда. В процессе они также определили генетическое происхождение обоеполого типа цветка. Данное исследование опубликовано в апреле 2021 года в Трудах Национальной академии наук (Proceedings of the National Academy of Science).
Подробнее о ДНК-маркерах здесь: Отбор с помощью ДНК-маркеров улучшает эффективность селекции
«Это первое геномное доказательство того, что пол цветков винограда имеет множественное независимое происхождение», - сказал Джейсон Лондо (Jason Londo), профессор, специалист в области генетики растений из отдела генетики Министерства сельского хозяйства США (USDA-ARS), расположенного в Cornell AgriTech.
«Это исследование важно для селекции и виноградарства в целом, потому что мы разработали генетические маркеры, чтобы точно сказать, какой именно пол цветка имеет каждый сеянец винограда», - сказал Лондо, - «для того, чтобы селекционеры могли сохранить только те комбинации скрещивания, которые будут перспективны в будущем».
Сегодня большинство культивируемых сортов винограда имеют обоеполый тип цветка, то есть являются гермафродитами, тогда как все дикие представители рода Vitis имеют только мужские или функционально женские цветки. По мере того как селекционеры пытаются включить гены устойчивости к болезням диких видов в новые селекционные линии, все большее значение приобретает способность проверять сеянцы на пол цветков.
А поскольку пол цветка винограда не может быть определен только по семенам, селекционеры тратят много времени и ресурсов на выращивание сеянцев только для того, чтобы выбросить их через несколько лет, узнав, что они однополые.
В ходе исследования команда изучила последовательности ДНК сотен геномов диких и окультуренных виноградных лоз, чтобы определить уникальные определяющие пол цветка участки для мужских, женских и обоеполых видов. Они проследили существующую гермафродитную ДНК до двух отдельных событий рекомбинации (два вида генофонда), произошедших где-то между 6 миллионами и 8 тысячами лет назад.
Лондо предполагает, что древние виноградари наткнулись на эти высокоурожайные лозы и собрали семена или нарезали черенки для собственных нужд – в ходе отбора закрепив тем самым признак обоеполого цветка у окультуренных виноградных лоз, которые используются сегодня.
Многие сорта винного винограда можно проследить до генофонда первого или второго события. Такие сорта, как Каберне фран, Каберне Совиньон, Мерло и Томпсон сидлис, относятся к первому генофонду. Сорта группы Пино, Совиньон блан и Гаме происходят из второго генофонда.
Что делает сорта Шардоне и Рислинг уникальными, так это то, что они несут в себе гены обоих видов генофондов. Лондо сказал, что это указывает на то, что древние виноградари скрестили виноград между двумя генофондами, что и привело к появлению некоторых из наиболее важных современных сортов.
Документирование генетических маркеров для определения мужских, женских и обоеполых типов цветка в конечном итоге поможет ускорить создание нового сорта и снизить затраты на селекционные программы.
«Чем больше маркеров ДНК винограда будет идентифицировано, тем больше селекционеров смогут продвинуть вперед виноградарство как отрасль промышленности», - сказал Брюс Рейш (Bruce Reisch), профессор секций садоводства и селекции и генетики SIPS. «Современные технологии генетического секвенирования и межведомственное исследовательское сотрудничество являются ключом к тому, чтобы сделать виноград более качественным и доступным для производителей».
Финансирование данного исследования было предоставлено за счет конкурсного гранта на проведение специальных исследований сельскохозяйственных культур Национального института продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США.
Еще на эту тему:
Определение сорта по ДНК
Что такое молекулярная ампелография
Новая дорожная карта для селекционеров винограда
Открытие генетических маркеров может облегчить работу селекционеров
Раскрытие генетических основ обоеполости винограда
