Расшифрован геном китайской капусты Brassica rapa — ключ к улучшению важных сельхозкультур

Международная команда учёных секвенировала геном разновидности китайской капусты растения Brassica rapa, близкого родственника рапса. Исследование, опубликованное 28 августа в журнале Nature Genetics, может помочь повысить эффективность селекции рапса, а также ряда других важных продовольственных и масличных культур.

Проект выполнил международный консорциум с участием исследователей с четырёх континентов, причём большая часть данных была получена в Китае. Вклад Великобритании обеспечили учёные из Центра Джона Иннеса в Норидже и Rothamsted Research в Хартфордшире, оба учреждения получают стратегическое финансирование от BBSRC.

Рапс — важный источник растительных масел для приготовления пищи и промышленного применения, его производство удвоилось за последние 15 лет. Это необычный гибрид, который содержит полные геномы двух других растений: Brassica rapa и другого близкородственного вида Brassica oleracea. Секвенировав Brassica rapa, исследователи получили доступ к половине генов рапса, не сталкиваясь с его большим и сложным геномом.

Профессор Ян Бэнкрофт, руководивший исследованием в Центре Джона Иннеса, поясняет: «Рапс — вторая по важности масличная культура в мире и самая важная в Европе. Секвенирование его генов предоставит селекционерам инструменты для повышения эффективности выведения новых сортов, но это сложно из-за действительно запутанного генома. К счастью, поскольку это гибрид, природа уже разделила геном рапса на две более удобные части, одну из которых мы теперь секвенировали».

Brassica rapa и рапс относятся к капустным (brassicas), в группу которых также входят брокколи, репа, брюссельская капуста и кочанная капуста. Вместе эта важная группа растений составляет более 10% мирового производства овощей и растительного масла, и, несмотря на внешнее разнообразие, все они тесно связаны между собой. Это позволяет учёным применять знания, полученные при секвенировании одного вида (например, Brassica rapa), для повышения эффективности селекции целого ряда культур, необходимых для обеспечения глобальной продовольственной безопасности.

Профессор Бэнкрофт продолжает: «Немногие спутают репу с цветной капустой, и всё же, несмотря на разнообразие форм и размеров, капустные очень близкородственны. Это означает, что многие из 41 000 генов, которые мы нашли у Brassica rapa, будут обнаружены и у других капустных. Полученные нами благодаря этой последовательности данные могут быть полезны для улучшения всего — от растений, выращиваемых для производства цепных масел, до брюссельской капусты на вашем рождественском ужине».

Последовательность Brassica rapa была получена с использованием технологии, которая разбивает ДНК на небольшие сегменты перед сборкой полного генома. В ходе своей эволюции Brassica rapa утроила свой геном, что означало особую сложность задачи по сборке конечной картины для учёных и технологии.

Профессор Дуглас Келл, исполнительный директор Совета по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC), сказал: «Растения в процессе эволюции имеют тенденцию умножать свои геномы. Это означает, что многие важные сельскохозяйственные культуры, такие как пшеница, картофель и рапс, имеют гораздо более крупные и сложные геномы, чем большинство животных, включая человека.

Помощь селекционерам в создании новых сортов этих основных культур будет необходима для обеспечения нашей будущей продовольственной безопасности, поэтому учёные должны проявить изобретательность, чтобы найти способы преодоления проблем, создаваемых этими массивными геномами. Это исследование показывает, чего можно достичь, применяя новейшие технологии и объединяя опыт учёных по всему миру».