Расшифрован сложный геном автополиплоидной культурной люцерны
Улучшение культурной люцерны (Medicago sativa), многолетнего травянистого бобового растения и одной из важнейших кормовых культур, могло бы ускориться, если бы агрономически полезные мутации можно было легко внедрить в современные сорта. Однако получение мутантов автополиплоидной и самонесовместимой культурной люцерны с помощью традиционного фенотипического отбора — сложная задача. Ранее не сообщалось о мутантах этого вида, полученных с помощью CRISPR/Cas9 или других сайт-специфичных нуклеаз.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные применили технологии PacBio CCS (секвенирование с циркулярным консенсусом) и Hi-C (захват конформации хромосом высокой пропускной способности) для создания аллель-ориентированной сборки генома культурной люцерны на уровне хромосом, состоящей из 32 аллельных хромосом.
На основе этой сборки генома исследователи также разработали эффективный протокол редактирования генома на основе CRISPR/Cas9 и точно внесли тетра-аллельные мутации, создав нокаут-мутанты с очевидными фенотипическими изменениями.
Что наиболее важно, мутировавшие аллели и фенотипы могут стабильно передаваться потомству при перекрёстном опылении двух мутантов без использования трансгенов. Это может помочь ускорить селекцию и смягчить опасения, связанные с трансгенной технологией и её продуктами.
«Используя новые технологии секвенирования и каркасирование Hi-C, мы смогли расшифровать сложный геном автополиплоидной культурной люцерны, выявить события, которые, по-видимому, сформировали его, и заложить основы для дальнейших исследований бобовых и сборки сложных геномов», — сказал профессор Чэнь Цзянхуа, один из трёх корреспондирующих авторов исследования.
«Наши результаты также обеспечивают прочную основу для дальнейшего технического развития, которое потенциально может повысить глобальную продовольственную безопасность за счёт сокращения сроков и затрат на улучшение ключевых агрономических признаков этой важной культуры», — добавил Чэнь Цзянхуа.