Банан — основной продукт для миллионов людей, но его производство под угрозой из-за низкого генетического разнообразия и сложностей в селекции. Ученые сделали важный шаг вперед: проанализировали более 2700 триплоидных гибридов бананов, чтобы выявить генетические основы 24 ключевых признаков — урожайности, структуры растения и качества плодов. Используя детальные данные о ДНК и новую модель анализа, они обнаружили 62 участка генома, связанных с этими признаками. Многие из них раньше не удавалось найти из-за сложных хромосомных перестроек в геноме банана. Теперь у селекционеров есть карта, которая поможет выводить более устойчивые и продуктивные сорта.

Количественные признаки (QTL) — это участки ДНК, которые влияют на такие характеристики, как размер плодов или срок созревания. В отличие от простых признаков (например, цвета), они зависят от многих генов и условий среды.

Банан — капризная культура для селекции. Большинство съедобных сортов стерильны, плохо скрещиваются и долго растут. К тому же их хромосомы часто перепутаны, что мешает отследить, какие гены за что отвечают. Хотя в мире существуют тысячи сортов бананов, почти вся мировая торговля держится на одном — «Кавендише». Это делает культуру уязвимой к болезням и изменению климата. Обычные методы генетического анализа в случае с бананом работают плохо, но теперь ученые нашли способ обойти эти ограничения.

В исследовании, опубликованном в издании Horticulture Research, международная команда во главе с CIRAD изучила 2723 гибрида бананов. Они проанализировали более 200 000 генетических маркеров и сравнили их с 24 важными признаками. Главная проблема — хромосомные перестройки, которые искажают результаты. Чтобы это исправить, ученые разработали новую модель — «Kc-метод». Она игнорирует „перепутанные“ участки хромосом и точнее находит гены, влияющие на урожай и качество плодов.

С помощью этого метода удалось выявить 62 ключевых участка ДНК, связанных с такими признаками, как:

• размер плодов,
• угол наклона грозди,
• срок созревания.

Некоторые гены унаследованы от дикого предка банана — группы banksii, которая передала культурным сортам полезные свойства, например, более быстрое созревание. Также обнаружились «горячие точки» в геноме, где один участок ДНК влияет сразу на несколько признаков. Например, ген на 3-й хромосоме определяет и вес плодов, и форму грозди.

Хромосомные перестройки годами мешали нам понять генетику банана, — говорит Гийом Мартен, ведущий автор исследования. — Но теперь мы превратили это препятствие в возможность. Наш метод открывает те гены, которые раньше было не разглядеть. Это поможет не только бананам, но и другим сложным культурам.

Что это дает селекционерам? Теперь они могут:

• выбирать родительские растения по генетическому профилю,
• отбраковывать неперспективные гибриды на ранних этапах,
• создавать линии с «чистыми» хромосомами для лучшей предсказуемости скрещиваний.

Метод пригодится и для других культур, где хромосомные перестройки затрудняют селекцию.

Это исследование — реальный инструмент для спасения банановой индустрии. Сейчас весь мир зависит от одного сорта, «Кавендиша», который уязвим к грибковым болезням вроде „панамской болезни“. Если она доберется до основных плантаций, это вызовет продовольственный кризис в десятках стран. Новые данные помогут быстрее выводить устойчивые сорта, причем не методом случайных скрещиваний, а целенаправленно — зная, какие гены отвечают за нужные свойства.

Кроме того, метод можно адаптировать для других культур с похожими проблемами — например, для винограда или картофеля. Это ускорит селекцию в условиях меняющегося климата.

Хотя исследование прорывное, оно не решает главную проблему: бананы остаются триплоидами, то есть почти не дают семян. Это значит, что традиционная селекция все равно будет медленной и дорогой. Возможно, будущее — за генным редактированием, но здесь встают регуляторные и этические барьеры.

Ранее ученые придумали, как отложить банановый апокалипсис.