Расшифровка геномов предков пшеницы проливает свет на адаптацию и одомашнивание культуры

В журнале Nature опубликованы две работы, дающие беспрецедентное представление об адаптации и одомашнивании пшеницы. Исследования проведены совместными усилиями Института генетики и биологии развития (IGDB) Китайской академии наук, Китайской академии сельскохозяйственных наук (CAAS) и BGI. В рамках проектов были секвенированы и проанализированы геномы двух предковых видов пшеницы — Triticum urartu и Aegilops tauschii, что проливает свет на биологию основной мировой продовольственной культуры и создаёт ценный ресурс для её генетического улучшения.

Геном прародителя А-генома пшеницы (Triticum urartu)

Первый проект, выполненный командами IGDB и BGI, представляет геном T. urartu — прародителя А-генома хлебной пшеницы (T. aestivum, AABBDD). Используя стратегию полногеномного шотган-секвенирования и технологии секвенирования нового поколения (NGS), исследователи:

  • Определили 34 879 моделей генов и множество генетических маркеров.
  • Обнаружили, что гомолог гена OsGASR7 из T. urartu может быть полезным кандидатом для повышения урожайности пшеницы.
  • Выявили 2 989 540 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), полезных для разработки генетических маркеров.
  • Представили геномные доказательства роли экспансии повторов в увеличении размера генома в ходе эволюции трибы Triticeae.

Геном дикого предка D-генома (Aegilops tauschii)

Ae. tauschii (DD) — диплоидный вид, который около 8000 лет назад в Плодородном полумесяце скрестился с тетраплоидной пшеницей T. turgidum (AABB), что привело к появлению гексаплоидной пшеницы T. aestivum.

Второе исследование (CAAS и BGI) по секвенированию генома дикого вида Ae. tauschii показало:

  • Более 65,9% генома состоит из 410 различных семейств мобильных генетических элементов (транспозонов).
  • Расширение генома Ae. tauschii произошло относительно недавно и совпало с резкими изменениями климата в эпоху плиоцена.
  • Экспансия семейства микроРНК miR2275 может способствовать повышенной устойчивости Ae. tauschii к болезням.
  • В геноме Ae. tauschii идентифицировано больше генов семейства цитохрома P450 (485), чем у сорго (365), риса (333), брахиподиума (262) и кукурузы (261). Эти гены важны для ответа на абиотический стресс, особенно в биосинтетических и детоксикационных путях.

Значение и доступность данных

Как отметил Шаньсэнь Чжао (BGI), эти геномные данные представляют собой ценный ресурс для селекционеров и ботаников, а также являются важным шагом в улучшении культуры в условиях глобальных изменений. В соответствии с принципами открытой науки, огромные массивы данных (1,5 терабайта) доступны в базе данных GigaScience (GigaDB) и в базе NCBI SRA.

2013-03-26