Учёные получили высококачественную последовательность генома пшеницы A

Хлебная пшеница (Triticum aestivum L.) — глобально важная культура, которая кормит более 35% населения планеты и обеспечивает около 20% потребляемых человеком калорий и белков. Её генетический и функциональный анализ чрезвычайно сложен из-за сложной полиплоидной природы (гексаплоид, содержащий три субгенома: A, B и D) и большого размера генома (17 Гб).

Геном A, происходящий от диплоидной дикой однозернянки Triticum urartu, имеет размер около 5 Гб и является базовым для хлебной пшеницы и других полиплоидных пшениц. Он играет центральную роль в эволюции, одомашнивании и генетическом улучшении пшеницы.

Чтобы прояснить геномные структуры пшеницы, исследовательская группа из Китайской академии наук совместно с коллабораторами получила высококачественную последовательность генома T. urartu, комбинируя технологии BAC-by-BAC секвенирования, одномолекулярного секвенирования в реальном времени, полногеномного шотган-секвенирования и NGS-картирования.

Основные результаты:

• Учёные собрали семь псевдомолекул в масштабе хромосом и предсказали 41 507 белок-кодирующих генов.
• Представлена модель эволюции хромосом T. urartu.
• Обнаружено, что коллинеарность, возникшая в результате древних дупликаций генома у T. urartu, сильно нарушена из-за обширной амплификации транспозонов и широкомасштабной потери генов по сравнению с рисом, сорго и Brachypodium.
• Сравнительный анализ с субгеномами A, B и D хлебной пшеницы показал, что в ходе эволюции пшеницы произошли четыре крупные хромосомные структурные вариации.
• Популяционно-геномный анализ выявил, что образцы T. urartu из Плодородного полумесяца образуют три различные группы с разной адаптацией к высокой высоте и биотическому стрессу, например, к мучнистой росе.

Последовательность генома T. urartu предоставляет диплоидный референс для анализа полиплоидных геномов пшеницы и является ценным ресурсом для систематического изучения эволюции генома и генетических вариаций у пшеницы и родственных злаков. Это открывает путь к обнаружению генов, отвечающих за важные признаки, для генетического улучшения пшеницы в условиях будущих вызовов глобальной продовольственной безопасности и устойчивого сельского хозяйства.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature в статье "Genome sequence of the progenitor of wheat A subgenome Triticum urartu".