Расшифровано 95,6% генома Nicotiana benthamiana
Nicotiana benthamiana — одно из самых широко используемых экспериментальных растений-моделей. В 2020 году японские учёные показали, что его можно прививать к растениям из других семейств, что считалось почти невозможным. Теперь та же исследовательская группа из Университета Нагои расшифровала почти весь геном этого растения, что объясняет его уникальные свойства. Результаты опубликованы в Plant and Cell Physiology.
Сложный геном-головоломка
Геном N. benthamiana долгое время оставался загадкой из-за своей сложной структуры:
- Он образовался в результате гибридизации (скрещивания) двух близкородственных видов растений — отцовского Sylvestres и материнского Tomentosae — примерно 10 миллионов лет назад.
- В дальнейшем он продолжал эволюционировать через несколько событий гибридизации.
- Из-за большого размера и сложности геном ранее удавалось анализировать только фрагментарно, разбивая на 141 000 scaffolds (каркасов, длинных последовательностей), что затрудняло генетические исследования.
"Из-за сложности была известна лишь фрагментарная ДНК-информация, что было препятствием для генетических исследований", — поясняет доцент Мититака Ногагути, ведущий автор работы.
Прорыв в секвенировании
Используя технологии секвенирования нового поколения, учёные смогли собрать геном на уровне хромосом. Им удалось:
- Расшифровать 95,6% всего генома.
- Сократить количество scaffolds до 1 668 (против прежних 141 000), что значительно упростило "сборку пазла".
- Выделить 21 крупный scaffold, соответствующий по размеру целой хромосоме.
Анализ подтвердил древнее гибридное происхождение: геномные последовательности родительских видов настолько переплелись, что их невозможно чётко разделить. Также установлено, что N. benthamiana и родственный вид N. tabacum разошлись 3–7 миллионов лет назад.
Значение для науки
"Это исследование значительно облегчило генетический анализ N. benthamiana, предоставив ранее отсутствующую информацию о последовательностях регуляторных областей, сцеплении на хромосоме и количестве генов", — объясняет Кэнъити Курогани.
Расшифровка генома:
- Облегчит применение технологий геномного редактирования в исследованиях растений.
- Ускорит изучение уникальной способности N. benthamiana к межсемейственной прививке.
- Позволит эффективнее использовать это растение как модель для исследований, так как теперь "вся информация раскрыта".