Учёные расшифровали ДНК самого выносливого боба в мире
Учёные из Калифорнийского университета в Риверсайде расшифровали геном чёрноглазого гороха (вигны). Это открытие даёт надежду на решение проблемы питания растущего населения Земли, особенно в условиях изменения климата.
Понимание генов, отвечающих за засухо- и теплоустойчивость этих бобов, в перспективе может помочь сделать и другие культуры более выносливыми.
Чёрноглазый горох — это небольшие бобы с тёмным пятном. Они веками были основным продуктом питания во всём мире благодаря своей устойчивости к условиям среды и исключительной питательной ценности (высокое содержание белка, низкое — жира). В странах Африки к югу от Сахары они остаются главным источником белка в рационе человека.
Геном — это полная коллекция генетических кодов, определяющих такие характеристики, как цвет, рост и предрасположенность к болезням. Все геномы содержат высокоповторяющиеся последовательности ДНК. Профессор компьютерных наук UCR и со-руководитель проекта Стефано Лонарди сравнивает их с «сотнями тысяч одинаковых пазлов».
Лонарди описал процесс сборки этих «пазлов» как «вычислительно сложный». Чтобы его решить, команда собрала геном множество раз с помощью разных программных инструментов и параметров. Затем они создали новое программное обеспечение, способное объединить эти различные решения в единую, полную картину.
Благодаря успеху этого проекта чёрноглазый горох вошёл в число лишь немногих основных сельскохозяйственных культур, чей геном полностью секвенирован. Работа команды была опубликована в июньском номере The Plant Journal (где стала главной темой обложки), а бесплатное ПО Лонарди доступно для скачивания онлайн.
Исследования вигны (также известной как коровий горох) начались в UC Riverside более 40 лет назад. Но присутствие этой культуры в Риверсайде предшествовало университету примерно на 200 лет.
«Коровий горох поддерживал людей здесь со времён ранней колонизации, — сказал со-руководитель проекта Тимоти Клоуз, профессор ботаники и наук о растениях UCR. — Приятно, что мы подняли это растение с такой богатой местной историей до современного уровня научных исследований».
Это первый высококачественный референсный геном для коровьего гороха.
О сложности проекта говорит размер исследовательской группы. Помимо Клоуза и Лонарди, в неё вошли многие другие учёные UCR, а также специалисты из UC Davis, Объединённого института геномики Министерства энергетики в Калифорнии, Национального центра геномных ресурсов в Нью-Мексико и Министерства сельского хозяйства США в Айове. Международные участники команды представляли Финляндию, Францию, Бразилию и Чехию.
Как и у людей, между отдельными растениями вигны есть различия. Знание того, какие гены отвечают за такие индивидуальные качества, как цвет, размер или устойчивость к патогенам, поможет селекционерам выводить новые сорта, ещё лучше приспособленные к внешним вызовам.
«Наличие последовательности генома помогает учёным принимать решения о выборе родительских растений для скрещивания с целью получения желаемого потомства», — сказал Клоуз.
Одно из свойств вигны, которое учёные теперь пытаются понять, — её замечательная способность восстанавливаться после засухи.
«Мы пытаемся выяснить, почему коровий горох так устойчив к суровым условиям, — сказал Клоуз. — По мере того как мы движемся в мир с меньшим количеством воды, доступной для сельского хозяйства, будет важно использовать эту способность и развивать её, следуя примеру вигны, чтобы направлять улучшение других культур, уязвимых к изменению климата».