Значение доминирования и взаимодействий «генотип × среда» в вариабельности урожайности зерна в крупномасштабном совместном эксперименте с кукурузой

В распоряжении селекционных программ всё чаще оказываются многомерные и высокопроизводительные геномные данные, данные о полевых характеристиках и условиях среды. Их интеграция может способствовать геномному прогнозированию внутри отдельных сред и между ними, а также углубить понимание генетической архитектуры сложных признаков и природы взаимодействий «генотип × среда». Для разложения вариабельности признаков на аддитивную и доминантную генетическую составляющие (основные эффекты), а также соответствующие дисперсии взаимодействия генотипа со средой, и для выявления конкретных факторов среды, влияющих на эти взаимодействия, были систематизированы и проанализированы генотипические и фенотипические данные о 1918 гибридах кукурузы (Zea mays L.), а также данные об условиях среды в 65 средах испытаний. Для урожайности зерна дисперсия доминирования была сопоставима по величине с аддитивной дисперсией, а дисперсии взаимодействия генотипа со средой имели большее значение, чем дисперсии основных генетических эффектов. Наилучшее соответствие данным обеспечивали модели, учитывающие как аддитивные, так и доминантные родственные связи; наилучшее описание закономерностей взаимодействия «генотип × среда» давало моделирование уникальных генетических ковариаций между всеми средами. Сходство относительной продуктивности гибридов в разных средах моделировали как функцию погодных переменных, что позволило выявить погодные ковариаты, определяющие корреляции генетических эффектов между средами. Полученные модели можно использовать для геномного прогнозирования средней продуктивности гибридов в совокупностях испытанных сред или для прогнозирования в конкретных средах. Эти результаты также могут помочь интегрировать высокопроизводительные данные об условиях среды в модели геномного прогнозирования и прогнозировать показатели в новых средах, характеризующихся теми же условиями.