Достижения в диагностической селекции и совершенствовании сельскохозяйственных культур на основе метаболомики

Изменение климата продолжает угрожать мировому производству сельскохозяйственных культур, снижая ежегодную продуктивность. В результате глобальная продовольственная безопасность в настоящее время считается одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Для решения этой проблемы необходимы современные подходы к селекции сельскохозяйственных культур, позволяющие создавать растения, способные противостоять усилению абиотических и биотических стрессов. Метаболомика быстро внедряется в селекцию растений благодаря возможности прогнозировать метаболические маркеры продуктивности растений в стрессовых условиях и стала мощным инструментом управления совершенствованием сельскохозяйственных культур. Появление более чувствительных, автоматизированных и высокопроизводительных аналитических инструментов в сочетании с передовыми методами биоинформатики и другими омиксными технологиями заложило основу для широкого определения генетических признаков, важных для совершенствования сельскохозяйственных культур. Развитие метаболомики позволяет ученым быстро сопоставлять конкретные метаболиты с генами, кодирующими соответствующие метаболические пути, и предоставляет специалистам по растениеводству прекрасную возможность всесторонне исследовать и рационально использовать богатый набор метаболитов, биосинтезируемых растениями. В настоящей работе рассматриваются современные применения передовых инструментов метаболомики, интегрированных с другими омиксными технологиями, для детализации взаимодействий между генотипом, метаболитами и фенотипом растений, что способствует селекции растений с использованием метаболомики для выявления метаболических маркеров стрессового ответа; изучения скрытых метаболических сетей, связанных с устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессам; проведения скрининга и отбора климатически адаптированных сельскохозяйственных культур на уровне метаболитов; а также точной оценки рисков и характеристики генетически отредактированных и трансгенных растений для содействия регуляторным процедурам. Основная концепция метаболического редактирования заключается в выявлении конкретных генов, регулирующих ключевые метаболические пути, с последующим редактированием одного или нескольких генов, связанных с этими путями. Таким образом, метаболомика предоставляет превосходную платформу не только для быстрой оценки и коммерциализации будущих геномно-отредактированных сельскохозяйственных культур, но и для acce...