NGS sequencing in barley breeding and genetic studies

Ячмень (Hordeum vulgare L.) – один из важнейших видов злаковых растений, используемых в качестве продовольственной и кормовой культуры, а также для пивоварения и производства спирта. В конце прошлого столетия к традиционным методам селекции прибавились методы, основанные на применении ДНКмаркеров. Молекулярные маркеры также активно вовлекаются в процессы молекулярно-генетического картирования и анализа QTL (quantitative trait loci). В 2012 г. было завершено секвенирование генома ячменя, что выявило целый спектр новых возможностей – от более эффективного поиска генов-кандидатов хозяйственно ценных признаков до геномной селекции. В обзоре обобщены результаты работ периода после секвенирования генома ячменя, открывшего новые направления генетики и селекции этой культуры с применением высокопроизводительных методов секвенирования и генотипирования. В рассматриваемый период ведутся интенсивные исследования по идентификации геномных локусов ячменя, ассоциированных с хозяйственно ценными признаками, появились и пополняются ресурсы для работы с геномными данными ячменя и для их депонирования. В последние годы для массового поиска ассоциаций между фенотипом и генотипом используется анализ GWAS (genome wide association studies), широкое применение которого на ячмене стало возможным с 2010 г. благодаря разработанным SNP-чипам, а также методам генотипирования, основанным на прямом NGS-секвенировании (next generation sequencing) выборочных фракций генома. К настоящему времени опубликовано более 80 работ, описывающих результаты GWAS-анализа на ячмене. Идентификация SNP, ассоциированных с хозяйственно ценными признаками, и их преобразование в удобные для скрининга селекционного материала CAPS или KASP-маркеры существенно расширяют возможности маркер-ориентированной селекции ячменя. Кроме того, имеющаяся информация о потенциальных генах-мишенях и качество полногеномной последовательности ячменя представляют достаточную базу для применения технологий геномного редактирования с целью создания исходного материала для селекции сортов с заданными свойствами.