Расшифрован геном дыни
Консорциум из девяти исследовательских центров получил геном дыни — сельскохозяйственной культуры с высокой экономической ценностью по всему миру. Это первый случай, когда испанская инициатива, объединяющая частные и государственные центры, получила полный геном высшего организма (в данном случае растения, производящего цветы и семена), применив технологии массового секвенирования.
Помимо полного генома дыни, учёные получили геномы семи её сортов. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Проект возглавляли Пере Пуигдоменеч из Испанского национального исследовательского совета (CSIC) и Жорди Гарсия Мас из Института исследований и технологий в области продовольствия и сельского хозяйства (IRTA). Оба учёных работают в Центре исследований в области сельскохозяйственной геномики (CRAG) в Барселоне. Также важный вклад внёс коллектив под руководством Родерика Гуиго из Центра геномной регуляции.
Проект «Melonomics» был запущен Испанским фондом генома. В нём участвовали девять исследовательских центров при поддержке пяти компаний и пяти автономных сообществ Испании.
Результаты показали, что геном дыни содержит 450 миллионов пар оснований и 27 427 генов. Это значительно больше, чем у его ближайшего «родственника» — огурца (360 миллионов пар оснований). «Эта разница в основном обусловлена амплификацией мобильных генетических элементов. Мы не обнаружили недавних дупликаций в геноме, которые очень распространены у растений», — отмечает Пуигдоменеч.
«Мы идентифицировали 411 генов, которые могут быть связаны с устойчивостью к болезням. Их немного, но, тем не менее, дыня обладает высокой способностью к адаптации к различным средам», — объясняет учёный из CSIC. Сравнивая этот геном с другими филогенетически близкими, исследователи наблюдали изменения, характерные для этого вида, известного своей высокой изменчивостью.
Другой важный аспект — созревание плода, процесс, определяющий такие характеристики, как вкус и аромат. Учёные идентифицировали до 89 генов, связанных с этим процессом: 26 генов связаны с накоплением каротиноидов (которые придают цвет мякоти), а 63 — с накоплением сахаров и вкусом дыни. 21 из этих 63 генов ранее не был описан.
«Знание генома и генов, связанных с ценными для сельского хозяйства признаками, позволит нам улучшить этот вид для получения более устойчивых к болезням сортов с лучшими органолептическими свойствами», — указывает Жорди Гарсия Мас из IRTA.
Дыня принадлежит к семейству тыквенных, которое также включает огурцы, арбузы и тыквы. У тыквенных относительно небольшие геномы. «Это виды, представляющие высокий экономический интерес, особенно в странах Средиземноморья, Азии и Африки. Болезни, поражающие их, такие как вирус мозаики у огурца или грибковые инфекции, могут наносить значительный экономический ущерб. Поэтому мы надеемся, что секвенирование генома окажет важное влияние на улучшение этой культуры», — говорит Пере Пуигдоменеч.
Согласно данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FAO) за 2009 год, мировое производство дыни составляет 26 миллионов тонн в год. Испания является пятым по величине производителем в мире. Примерно треть продукции экспортируется, что делает Испанию крупнейшим экспортёром дыни.
Проект по секвенированию генома дыни возглавлял Центр исследований в области сельскохозяйственной геномики (CRAG), где провели секвенирование и сборку генома. Центр геномной регуляции выполнил аннотацию генома.
В проекте также участвовали команды из Университета Помпеу Фабра (Барселона), Центра эдафологии и прикладной биологии Сегуры CSIC (Мурсия), Национального центра геномного анализа (Барселона), Политехнического университета Валенсии и Университета Висконсина (США). Компания Roche Diagnostics предоставила технологии для помощи в сборке генома.