Расшифрован геном огурца
Международный консорциум под руководством китайских и американских учреждений секвенировал геном огурца. Аннотированный геном опубликован онлайн 1 ноября в журнале Nature Genetics.
Геном огурца даст представление о генетике всего семейства тыквенных, включая тыквы, кабачки, дыни и арбузы, и станет платформой для исследований в биологии растений, заявил Уильям Лукас, профессор и заведующий кафедрой биологии растений Калифорнийского университета в Дэвисе. Лукас помогал в разработке и управлении проектом.
«Это поможет большому научному сообществу — теперь мы можем работать в десять раз быстрее, чем раньше», — сказал Лукас.
Лукас изучает сосудистые транспортные системы — флоэму и ксилему, которые растения используют для перемещения питательных веществ, минералов и сигнальных молекул по всему организму. Тыква и огурец являются модельными растениями для изучения сосудистого транспорта, поскольку их проводящая система крупная и легкодоступна.
Исследовательская группа Лукаса показала, что растения используют как белки, так и РНК — молекулы, скопированные или транскрибированные с ДНК — в качестве сигнальных молекул, которые транспортируются по растению через флоэму. Эти сигналы могут влиять на рост растений, координировать их активность и помогать бороться с инфекциями. Например, в 2007 году они показали, что «флориген» — сигнал, который заставляет точки роста растений формировать цветы в ответ на сезонные изменения, — это белок, передаваемый через флоэму.
Новое исследование идентифицировало 800 флоэмных белков в геноме огурца. С помощью данных генома исследователи смогут быстро идентифицировать и охарактеризовать все белки, РНК и другие молекулы во флоэмном соке, сказал Лукас.
Уже есть указания на то, что во флоэме происходит гораздо больше процессов, чем кто-либо, «включая меня», предполагал ранее, добавил он.
Исследование показывает, что пять из семи хромосом огурца произошли от десяти предковых хромосом, общих с дыней, а кодирующие гены участки ДНК имеют около 95% сходства с дыней. Предварительные исследования в лаборатории Лукаса в UC Davis установили сопоставимое сходство между огурцом и тыквой.
Геном огурца также даст представление о таких признаках, как устойчивость к болезням и вредителям, «свежий зеленый» запах плода, горькие вкусы и половая дифференциация.
Огурец стал седьмым растением, чей геном был опубликован, после хорошо изученного модельного растения Arabidopsis thaliana, тополя, винограда, папайи, а также сельскохозяйственных культур риса и сорго.
Работа по секвенированию, начатая ранее в этом году, координировалась профессором Санвэнем Хуаном из Китайской академии сельскохозяйственных наук и включала Геномный центр Пекинского института геномики в Шэньчжэне, UC Davis, а также несколько лабораторий в Китае и других странах: США, Дании, Нидерландах, Австралии и Южной Корее.
Часть работы опиралась на новые методы, разработанные Пекинским институтом геномики для сборки коротких фрагментов ДНК длиной около 50 пар оснований в последовательность. Пекинский институт геномики в Шэньчжэне теперь может секвенировать и собирать геномы гораздо быстрее и с меньшими затратами, чем это было возможно ранее, отметил Лукас.
«Это станет предшественником для многих геномов, выполненных с рентабельной скоростью», — сказал он.