Расшифровка генома сорняка поможет понять устойчивость к гербицидам

Учёные из Университета Иллинойса впервые частично секвенировали геном сорного растения водяной конопли (Amaranthus tuberculatus) с помощью технологии пиросеквенирования. Это позволило получить 43 миллиона пар оснований всего за 7,5 часов, тогда как традиционными методами на это ушли бы годы.

Новые возможности геномики сорняков

• Технология стала доступнее, что позволяет изучать «не модельные» виды, такие как сорные растения.
• Пиросеквенирующая машина проводит миллионы реакций параллельно, генерируя огромный объём данных за один прогон.
• Все полученные геномные данные находятся в открытом доступе.

Практическое применение для борьбы с устойчивостью

• Зная последовательность гена устойчивости и конкретную мутацию, можно разработать молекулярные тесты. Они позволят быстро подтвердить устойчивость сорняка в поле после неудачной обработки гербицидом.
• Понимание того, как эволюционирует устойчивость (постоянное давление отбора одним и тем же гербицидом), поможет разработать стратегии для замедления этого процесса.
• Геномные данные — это «набор инструментов» в заморозке. При появлении устойчивости к новому гербициду учёные могут быстро найти в базе данных последовательность нужного гена-мишени.

Ответ на фундаментальные вопросы

Исследование — первый шаг к ответам на вопросы:

• Почему некоторые растения становятся сорняками?
• Существуют ли общие «сорные» гены?
• Можно ли сравнивать геномы разных сорняков (например, водяной конопли и Palmer amaranth) с культурными растениями, чтобы понять их инвазивность?

Изучение популяционной генетики

Наличие геномных данных позволяет создавать генетические маркеры для «отпечатков пальцев» отдельных растений. Это поможет выяснить, как распространяется устойчивость:

• Миграция: Если устойчивые популяции в северном и южном Иллинойсе генетически схожи, вероятно, сопротивление распространилось (например, с техникой).
• Независимое возникновение: Если популяции генетически различны, устойчивость, скорее всего, возникла независимо в разных местах.

Это знание критически важно для управления устойчивостью: в первом случае нужно контролировать перемещение семян, во втором — менять стратегии обработки в каждом конкретном поле.

Значение для глобальной проблемы

Водяная конопля — проблема Среднего Запада США, но относится к роду Amaranthus, который включает опасные сорняки по всему миру (например, различные виды щирицы). Поскольку геномы внутри рода консервативны, данные по водяной конопле можно использовать для изучения её родственников.

Исследование будет опубликовано в 2009 году в журнале Weed Science под названием "Sampling the Waterhemp (Amaranthus tuberculatus) Genome Using Pyrosequencing Technology".

Источник: University of Illinois at Urbana-Champaign