Клоповник полевой () — вид двулетних цветковых растений из семейства Капустные (Brassicaceae). Перспективная масличная, а также покровная и промежуточная культура для экологически устойчивого сельского хозяйства.

Систематика L. campestre относится к роду Lepidium (семейство Brassicaceae). Имеет относительно небольшой диплоидный геном с соматическим числом хромосом . Является самоплодным двулетним растением, однако среди близких видов имеются многолетние формы: L. heterophyllum и L. hirtum — оба также диплоидны () и способны давать жизнеспособные гибриды при скрещивании с клоповником полевым.

Морфология

Клоповник полевой — травянистое растение, характеризующееся хорошей семенной продуктивностью. Масса семян составляет примерно половину массы крупных семян рапса. По типу развития вид является двулетним, однако благодаря скрещиванию с многолетними родственными видами ведётся работа по созданию многолетних форм. Растение отличается исключительной зимостойкостью, что позволяет успешно возделывать его в регионах с холодным климатом, где рапс (из-за недостаточной зимостойкости) не находит широкого применения. Цветение и переход к репродуктивной фазе регулируются системой яровизации; в L. campestre идентифицированы ортологи ключевых генов, контролирующих эти процессы (FLC, FRI, VIN3, VRN1, VRN2 и др.).

Использование L. campestre считается перспективной масличной культурой для промышленного получения масла, основными компонентами которого являются линоленовая и эруковая кислоты. Семена имеют высокую урожайность (более 4500 кг/га). Помимо производства масла, вид предлагается использовать в качестве подсевной покровной и промежуточной культуры: его подсевают к яровым зерновым, после уборки зерновых он продолжает вегетировать, предотвращая эрозию почвы и вымывание питательных веществ, а на второй год его собирают на масло. Глубокая корневая система многолетних родственных видов позволяет предположить, что при создании многолетних форм клоповника полевого она будет способствовать снижению потребности в гербицидах и улучшению структуры почвы. Растение устойчиво к рапсовому цветоеду.

Генетика и геном Геном L. campestre характеризуется высокой степенью синтении с геномом A. thaliana, что делает сравнительную геномику эффективным инструментом для идентификации генов, контролирующих хозяйственно ценные признаки. С помощью анализа RAD-последовательностей и последующего ПЦР-секвенирования в клоповнике полевом были идентифицированы гомологи 30 генов, участвующих в яровизации, сроках цветения, устойчивости к , содержании и качестве масла, устойчивости к патогенам и покое семян. Уровень гомологии кодирующих последовательностей этих генов по сравнению с A. thaliana варьирует от 81 до 98 %. Внутри вида L. campestre выявлено 34 полиморфных сайта в частичных последовательностях 13 генов, из них 16 находятся в предсказанных кодирующих областях, а 9 являются несинонимичными. Наибольшее число полиморфизмов обнаружено в генах, связанных с цветением и яровизацией (FLC, FRI, MAF2, MAF5), а также с растрескиванием стручков (SHP1). В генах, определяющих содержание и состав масла (FAD2, KCS8, WRI1), отмечены единичные несинонимичные замены и индели. Филогенетический анализ 24 генотипов полевой крессы из разных регионов Европы не выявил чёткой географической структуры популяций, что согласуется с высокой степенью самоопыления.

Селекция и доместикация Доместикация L. campestre ведётся с использованием как традиционной гибридизации, так и методов генетической инженерии (разработаны протоколы трансформации), однако в условиях Европы предпочтение отдаётся скрещиванию из-за ограничений на генетически модифированные растения. Выявленные полиморфизмы в генах, отвечающих за признаки «синдрома доместикации» (устойчивость к осыпанию семян, уменьшение покоя семян, увеличение числа семян), могут быть использованы для ускорения селекционного процесса с помощью ДНК. Гибридизация между L. campestre и L. heterophyllum уже позволила получить гибриды, а анализ их генетического разнообразия помогает планировать скрещивания для закрепления многолетнего образа жизни и других ценных признаков.

Примечания

Литература

На русском языке

На английском языке

Категория:Капустные