Полногеномный поиск ассоциаций и моделирование генных сетей селекционно значимых признаков у нута (Cicer arietinum L.) (заключительный)

Выполнено полногеномное бисульфитное секвенирование с покрытием 20X геномов 3 диких, 3 староместных и 3 культурных генотипов, а также гибридов от скершивание викого генотипа на культурный сорт. Одновременно, поскольку идентификация сайтов метилирования происходит путем сравнения, конвертированного сиквенса с исходной геномной ДНК, все геномы, использованные для бисульфитной конверсии, были ре‒секвенированы в покрытием 10X. Разработан алгоритм «раскрашивания» генома гибрида в соответствии с происхождением его частей от родительских генотипов. С использование техники анализ би‒плотов выполнена оценка стабильности и адаптивности генотипов, что может помочь селекционерам в отборе наиболее перспективных для возделывания староместных сортов нута из коллекции банка семян ВИР. Для более объективной оценки фенотипических признаков в 2017 году на полях Кубанской опытной станции ВИР был осуществлен посев 407 ста-роместных образцов нута, фенотипированных там же в 2016 г. Проведен-ный GWAS анализ выявил три ОНП на хромосомах 2, 7 и 8, соответствен-но, значимо ассоциированных с фенотипическим признаком число дней до зацветания на Кубани в 2017 г. Найденные ОНП попадают в районы гено-ма, ранее идентифицированные в GWAS анализе по результатам феноти-пирования на Кубанской опытной станции ВИР в 2016 г. Используя про-грамму ByPass, мы показали, что районы генома, ассоциированные с признаками синдрома одомашнивания нута находятся на 1, 5, 6, 7 и 8 хромосомах. На основе транскриптомов, полученных для разных тканей и гено-типов культурного и дикого нута, выращенного при яровизации и без нее, проанализирована дифференциальная экспрессия генов, вовлеченных в процесс зацветания. Было детально рассмотрено влияние яровизации на экспрессию генов цветения культурного нута. Для генотипов культурного нута C arietinum мы обнаружили во всех рассмотренных тканях (листьях до зацветания, листьях после зацветания и бутонах) при яровизации по-вышение экспрессии генов FT, важнейших позитивных регуляторов цвете-ния. Однако мы выявили изменение экспрессии очень небольшого числа генов-мишеней FT, а в некоторых тканях дифференциальная экспрессия генов-мишеней FT вообще не была обнаружена. Возможно, этим обуслов-лено то, что яровизация не оказывает существенного влияния на время цветения культурного нута. Интересно, что в листьях до зацветания у му-танта ICCV96029 с ранним временем цветения дифференциально экспрес-сируются гены фотопериода/циркадных ритмов, чего не наблюдается у других сортов C. arietinum. Это ставит под сомнение предположение, что ранняя индукция генов FT у мутанта не связана с изменениями функции генов циркадных ритмов. Мы провели анализ дифференциальной экспрес-сии генов цветения между генотипами культурного и дикого нута. Разли-чия между генотипами культурного нута, в отличие от генотипов диких видов, крайне тканеспецифичны. Селекция культурного нута исторически проводилась на чувствительность к фотопериоду. Однако, мутант ICCV96029 считается нечувствительным к фотопериоду. Сравнение генов цветения в различных тканях всех генотипов культурного нута с диким ну-том C. reticulatum и C. echinospermum показывает повышенный уровень экспрессии генов фотопериода/циркадных ритмов в листьях до зацветания у культурного нута. Это позволяет предположить, что раннее включение генов фотопериода по сравнению с дикими генотипами свойственно как для культурного нута C. arietinum, так и для мутанта ICCV96029. Была разработана новая динамическая модель времени цветения образцов дикого нута с автоматически определенной аналитическим видом функци-ональной зависимости, обладающая высокой точностью. Результаты под-тверждили влияние географического места происхождения на фенологию нута и одновременно разнообразие поведения групп, происходящих из близко расположенных мест. Растения высокогорных районов адаптиро-ваны к более низким температурам и длинному дню, чем собранные на меньших высотах. Время до цветения сокращено в построенных прогнозах на 2020–2080 годы и при изменении климата, некоторые группы имеют четкие траектории. Путем введения регрессионных функций модель сведе-на к зависимости от минимальной температуры и длины дня. Результаты численного исследования упрощенной модели показали наличие областей параметров, обеспечивающих рост готовности к цветению, но не достига-ющихся в экспериментальных данных. Такие области параметров могут быть задействованы в условиях потепления климата. Фенотипическое раз-нообразие дикого нута можно использовать в программах селекции для получения сортов с желаемым временем цветения.