Селективное улучшение сельскохозяйственных культур на основе генетики растений и селекции имеет важное значение для поддержки растущего населения мира. Для эффективного выведения новых сортов сельскохозяйственных культур необходимо быстро идентифицировать гены, связанные с высокими урожаями сельскохозяйственных культур, и анализировать, что делает их особенными.
До сих пор генетический анализ сельскохозяйственных культур в основном основывался на анализе локусов количественных признаков (QTL), но этот метод требует времени для создания экспериментальных популяций.
Другой метод, известный как полногеномные ассоциации исследований (GWAS), часто используемый для анализа генов человека, использует данные многих существующих людей для анализа генов за короткий промежуток времени. С помощью этого метода были проанализированы также различные виды растений, но успешных примеров очень мало.
Чтобы получить результаты с использованием анализа GWAS, исследовательская группа ограничила свои цели 176 японскими сортами риса, включая 86 сортов, используемых в японском пивоварении саке, которое Университет Кобе поддерживает на протяжении многих лет. Используя секвенирование следующего поколения, группа определила всю последовательность каждого сорта и обнаружила в общей сложности 493 881 ДНК-полиморфизм.
Основываясь на этих результатах, команда провела GWAS-анализ по каждому признаку и быстро определила четыре гена в группе из 12 хромосом растений риса. Хромосома 1 содержит ген, определяющий дату цветения риса; хромосома 4 содержит ген, который влияет на количество образовавшихся метелок, ширину листа и количество рисовых зерен; ген хромосомы 8 влияет на длину ости (фактор, влияющий на сбор урожая); а ген в хромосоме 11 определяет дату цветения, высоту растения и длину метелки.
Генетический анализ растений на основе GWAS проводился много раз, но с ограниченным успехом.
Успех этого эксперимента может помочь в открытии генов у других видов растений и животных и потенциально способствовать решению проблемы нехватки продовольствия, вызванной ростом населения. Японские сорта риса, поддерживаемые Университетом Кобе и используемые в этом исследовании, могут быть использованы в качестве ценных генетических ресурсов, чтобы помочь идентифицировать другие гены и вывести новые виды сельскохозяйственных культур.
В состав исследовательской группы для этого исследования входили доцент Ямасаки Масанори (Высшая школа сельскохозяйственных наук Университета Кобе, Образовательный и исследовательский центр пищевых ресурсов), профессор Мацуока Макото (Центр бионауки и биотехнологии Нагойского университета), Яно Кенджи (Центр биологии и биотехнологии Университета Нагоя, в настоящее время научный сотрудник Высшей школы сельского хозяйства и наук о жизни Токийского университета) и Ямамото Эйдзи (научный сотрудник Института овощеводства и чаеведения NARO).