Учёные собрали геном самой распространённой пшеницы для хлеба

Учёные из Университета Джонса Хопкинса сообщили об успешном использовании двух отдельных геномных технологий для сборки наиболее полной на сегодняшний день последовательности генома Triticum aestivum — самого распространённого культивируемого вида пшеницы, используемой для изготовления хлеба.

Отчёт об этом достижении был опубликован 23 октября в журнале GigaScience, всего за несколько недель до их связанной публикации о секвенировании «предка» хлебной пшеницы, Aegilops tauschii, вышедшей 15 ноября в журнале Nature.

Вместе эти последовательности геномов пшеницы могут помочь биологам не только лучше понять эволюционную историю пшеницы, но и продвинуться в поиске более выносливых, устойчивых к вредителям и засухе сортов для обеспечения продовольствием растущего населения мира.

Сложнейший геном

Геном хлебной пшеницы — один из самых сложных из известных науке. Он содержит около 16 миллиардов пар оснований ДНК и шесть копий семи хромосом. Для сравнения, человеческий геном примерно в пять раз меньше (около 3 миллиардов пар оснований) и имеет две копии 23 хромосом. Ранее опубликованные версии генома содержали большие пробелы в его высокоповторяющихся последовательностях ДНК.

Технологии секвенирования

Для сборки нового генома команда использовала две технологии:

1. Высокопроизводительное короткочитающее секвенирование (фрагменты по 150 пар оснований).
2. Длинночитающее секвенирование одной молекулы в реальном времени, позволяющее считывать до 20 000 пар оснований за раз.

Стоимость только секвенирования составила $300 000. Обработка 1.5 триллионов оснований сырых данных в финальную сборку из 15.34 миллиарда пар оснований заняла у исследователей год и потребовала огромных вычислительных ресурсов — около 100 CPU-лет с использованием суперкомпьютерного центра.

Геном предка

В рамках совместного проекта учёные также секвенировали геном предка пшеницы — Aegilops tauschii (ковыль). Его геном размером 4.3 миллиарда нуклеотидов примерно в три раза меньше генома хлебной пшеницы, но имеет схожий уровень повторяемости. Работа над ним велась около четырёх лет с использованием комбинации методов. Эта информация позволила идентифицировать последовательности, отвечающие за конкретные характеристики растения.