Геном хлоропласта паслёна сладко-горького

Исследователи из Финского музея естественной истории при Хельсинкском университете секвенировали пластидный геном сорного растения паслён сладко-горький (Solanum dulcamara). Эта информация важна для понимания эволюции и организации пластид, что необходимо для улучшения сельскохозяйственных культур и разрешения филогении фотосинтезирующих организмов.

Первый полный нуклеотидный геном пластиды был опубликован в 1986 году для табака (Nicotiana tabacum L.) из семейства паслёновых (Solanaceae). Это экономически важное мегаразнообразное семейство включает известные культуры и декоративные растения: картофель, томат, баклажан, петунию. В новом исследовании, опубликованном в PLoS ONE, был секвенирован геном пластиды паслёна сладко-горького — диплоидного сорняка, распространённого и в Финляндии. Это растение обладает устойчивостью к фитофторозу — важнейшей болезни картофеля, вызываемой оомицетом Phytophthora infestans.

Исследование оказалось важнее, чем предполагалось изначально. При попытке сравнить пластидный геном паслёна с другими видами паслёновых выяснилось, что существующие аннотации геномов содержат множество ошибок.

«Тяжёлой работой и ручным редактированием мы исправили эти ошибки для всех геномов паслёновых, что делает паслён сладко-горький моделью для сравнительной геномики хлоропластов паслёновых. Проблема ошибок в аннотациях жива в пластидной геномике в целом, поскольку большинство проектов по секвенированию используют это устаревшее программное обеспечение, которое, мы убеждены, необходимо заменить более продвинутым инструментом», — отмечает аспирант музея и первый автор статьи Али Амирюсефи.

Ошибки, как показало исследование впервые, связаны с одним простым, но устаревшим программным обеспечением, используемым во всём мире. Как следствие, эти ошибки копируются и распространяются из одной последовательности в другую в генетических базах данных.

Новая гипотеза предкового генома

Только после исправления этих ошибок группа исследователей смогла провести сравнительный анализ всех пластидных геномов паслёновых и представить гипотезу предкового генома. С её помощью удалось показать, что структурные перестройки генома совпадают с крупными эволюционными изменениями в этом семействе.

Пластидная геномная последовательность паслёна сладко-горького поможет в проверке аннотаций пластидных геномов паслёновых и может использоваться как надёжный референс в дальнейших исследованиях.

«Настоящее исследование — часть нашей работы по использованию живых коллекций оранжереи и гербария музея для секвенирования геномов хлоропластов и изучения разнообразия цветковых растений. На данный момент мы отсеквенировали 30 пластидных геномов из наших коллекций, и первые результаты начинают публиковаться», — подводит итог руководитель исследования Петер Поццаи.