Расшифровка генома европейского картофеля

Картофель является основным продуктом питания для более чем 1,3 млрд человек. Однако, несмотря на его важность для глобальной продовольственной безопасности, успехи селекции остаются достаточно скромными: многие самые популярные сорта картофеля были выведены много десятилетий назад. Причиной такого ограниченного успеха является сложный геном картофеля.

Команде ученых Института селекционных исследований Макса Планка, удалось реконструировать геном десяти исторических сортов картофеля. Полученные результаты были использованы для разработки метода, который позволяет быстрее реконструировать геномы других сортов картофеля. Для понимания генетического потенциала картофеля, исследователи отобрали исторические сорта, некоторые из которых выращивались уже в XVIII веке.

В результате исследования было установлено, что генетический фонд картофеля крайне ограничен. Только 10 сортов картофеля охватывают около 85 % генетической изменчивости всего современного европейского картофеля.

Исследователи объясняют свои результаты с тем, что картофель импортировался из Южной Америки начиная с XVI века. Количество различных видов было невелико, и большинство из них не смогло справиться с европейскими условиями. Далее сократившийся генофонд еще больше уменьшился из-за болезней. Самый известный пример — эпифитотия фитофтороза картофеля в 1840-х годах, которая привела к гибели урожая и катастрофическому голоду в Ирландии и в других странах Европы.

В то же время, было установлено, что различия между отдельными копиями хромосом могут быть огромными. Поскольку генофонд очень ограничен, различных хромосом не так много, но, когда хромосомы различаются, они расходятся в такой степени, которая никогда ранее не наблюдалась у одомашненных растений, эти различия примерно в 20 раз больше, чем у человека.

Предположительно, эти различия возникли еще до появления картофеля в Европе. Коренные народы Южной Америки начали одомашнивать картофель около 10 тыс. лет назад, и эти различия, скорее всего, являются результатом скрещивания диких видов.

Также исследователи разработали новый подход, который можно использовать для анализа геномов 2 тыс. сортов картофеля, зарегистрированных в Европейском союзе. Вместо кропотливого создания данных, необходимых для реконструкции генома, легко генерируемые данные сравниваются с известными в настоящее время геномами, чтобы определить, какие из известных хромосом присутствуют в сорте. Исследователи показали, что их подход работает с сортом Russet Burbank, который существует с 1908 года и до сих пор является стандартным сортом для картофеля фри.

Знание геномной последовательности является основой для многих подходов в селекции растений, от традиционной селекции до новейших методов генной инженерии.

Елена Каримова

кандидат биологических наук

Источник: Hequan Sun et al, The phased pan-genome of tetraploid European potato, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08843-0