Расшифровка генома китайской капусты
Подсказки об эволюционном разнообразии капустных (Brassica) получены из черновой последовательности генома китайской капусты. К культурам Brassica относятся многие сельскохозяйственно важные овощи: китайская капуста, пак-чой, репа, брокколи, кочанная капуста и цветная капуста, а также различные масличные культуры.
Секвенирование было сосредоточено на китайской капусте, Brassica rapa subspecies pekinensis, и выполнено международным консорциумом Brassica rapa Genome Sequencing Project. Работа опиралась на ранее опубликованную последовательность генома главной модели цветковых растений — Arabidopsis thaliana. Этот вид родственен B. rapa, с которым у него был общий предок.
«Капустные бывают самых разных форм и размеров, и даже отдельные виды демонстрируют значительную морфологическую изменчивость. Геномная информация помогает нам понять генетическую основу этого разнообразия», — объясняет член консорциума Хироши Абе из RIKEN BioResource Center (Япония). «Мы разработали геномные ресурсы для Brassica rapa и внесли вклад в аннотацию генов в этом проекте».
Новые виды растений обычно возникают в результате гибридизации, включающей дупликации всего генома, за которыми следуют быстрая дивергенция последовательностей ДНК под действием естественного отбора, хромосомные перестройки и обширная потеря генов. Действительно, дупликации всего генома наблюдались во всех секвенированных на сегодняшний день геномах растений, включая геном A. thaliana. Кроме того, предыдущие исследования физического картирования выявили событие утроения всего генома в линии Brassica после её расхождения с линией Arabidopsis не менее 13–17 миллионов лет назад.
Собранная консорциумом последовательность генома охватывает более 98% ДНК, кодирующей гены. Детально проанализировав последовательность, исследователи смогли изучить эволюционные и функциональные последствия события утроения всего генома.
Исследователи идентифицировали 41 174 белок-кодирующих гена, принадлежащих к 16 917 отдельным семействам генов. Сравнив последовательности генов Brassica с генами A. thaliana, они смогли установить связь между структурами генов у этих двух растений. Они обнаружили, что степень потери генов среди утроенных сегментов генома варьируется, причём одна из трёх копий последовательно сохраняет непропорционально большую долю генов предка. Основываясь на этом открытии, исследователи полагают, что вариация в количестве членов семейств генов, присутствующих в геноме, вероятно, способствует замечательной морфологической пластичности видов Brassica.
«Мы надеемся, что наши результаты внесут вклад в селекцию улучшенных масличных и овощных культур Brassica», — говорит Абе. «Геномные ресурсы для Brassica rapa, разработанные в RIKEN BioResource Center, вскоре будут предоставлены широкому исследовательскому сообществу».