Собран наиболее полный геном коммерческого сахарного тростника

Международная группа исследователей под руководством бразильских ученых собрала наиболее полную последовательность генома коммерческого сахарного тростника. Они картировали 373 869 генов, или 99,1% от общего генома.

Это достижение — результат почти 20 лет исследований и станет основой для генетического улучшения самой крупной в мире культуры по объему тоннажа, согласно Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FAO).

Статья с описанием исследования опубликована в GigaScience.

Значение прорыва

Впервые удалось увидеть все или подавляющее большинство генов растения сахарного тростника. Ранее последовательности приходилось "сворачивать" из-за отсутствия подходящего инструмента сборки.

Это знание открывает множество возможностей: от применения в биотехнологиях до генетического улучшения и редактирования генов.

Сложности задачи

Современные коммерческие гибриды сахарного тростника имеют чрезвычайно сложный геном:

• 10 миллиардов пар оснований

• 100–130 хромосом

Для сравнения:

• Геном пшеницы: 17 млрд пар оснований, 46 хромосом.
• Геном человека: 3,2 млрд пар оснований, 46 хромосом.

Сборка генома потребовала значительных вычислительных мощностей, которые предоставила Microsoft в рамках сотрудничества с FAPESP.

Результаты

Последовательность впервые позволила идентифицировать разнообразие в промоторах генов — участках ДНК, контролирующих экспрессию генов. Это помогает определить, от какого предка (Saccharum officinarum или S. spontaneum) произошли копии генов.

Достижение позволяет изучать, как разные копии генов способствуют увеличению урожайности сахара и волокна.

Объект исследования и перспективы

Для секвенирования выбрали сорт SP80-3280, так как о нем накоплено больше всего научных данных. Этот сорт входит в топ-20 сортов, выращиваемых в штате Сан-Паулу, и является частью генеалогии многих коммерческих сортов.

На основе полученной информации исследователи из Университета Сан-Паулу (USP):

• Разрабатывают инструменты для генетического улучшения сахарного тростника.
• Тестируют кандидатные гены в генетически модифицированных (GM) растениях.
• Проводят сравнительные геномные исследования больших семейств генов.
• Надеются найти гены, повышающие урожайность, устойчивость к засухе и способствующие созданию новых соединений из сахарного тростника.

Также научному сообществу предоставлен Genome Browser для поиска конкретных генов и анализа последовательностей.