От единичного к множественному: геномика пшеницы для улучшения урожая

Наступает эра «пан-геномики пшеницы» — переход от единичного эталонного генома к множественным. Исследователи из Института Эрлхэма (Earlham Institute, EI) стремятся изучить разнообразие одного из самых сложных геномов в мире, чтобы улучшить качество урожая и увеличить производство этой критически важной сельскохозяйственной культуры.

Пшеница (Triticum aestivum L.) — самая экономически важная культура в Великобритании и наиболее широко возделываемая зерновая культура в мире. Понимание её геномики необходимо для увеличения урожайности для растущего населения планеты, защиты от болезней и адаптации к изменению климата.

Ранее EI совместно с другими институтами, финансируемыми BBSRC, провёл первый полный анализ генома пшеницы. Теперь институт использует свои наработки в сотрудничестве с промышленными и научными партнёрами.

Новый метод и переход к множественным референсам

От первого опубликованного в ноябре 2015 года референсного генома EI перешёл к новому методу, продвигающему область в эру множественных референсов. 14 января 2017 года на конференции PAG в Сан-Диего были представлены геномные сборки для пяти новых сортов пшеницы.

Прорыв стал возможен благодаря биоинформатическому инструменту 'w2rap' для сборки геномов, разработанному Бернардо Клавихо и его командой в EI. К ним обратилась компания Bayer Crop Science для пилотного проекта по секвенированию коммерчески значимого сорта. Это партнёрство привело к секвенированию ещё четырёх сортов.

Возможности инструмента w2rap

  • w2rap — это конвейер для расшифровки сложных геномов и создания надёжных сборок для точного селекции.
  • Инструмент позволяет эффективно и надёжно собирать геномы пшеницы с использованием технологий секвенирования нового поколения.

Параллельный проект по изучению генетического разнообразия

Параллельно, при финансировании BBSRC в размере £2 млн, EI совместно с John Innes Centre (JIC) и NIAB под руководством доктора Мэтта Кларка запускает проект по изучению генетического состава 14 различных сортов пшеницы, важных для мирового сельского хозяйства. Проект включает:

  • Секвенирование и сборку ещё восьми линий пшеницы с помощью w2rap.
  • Создание генетических ресурсов для селекции, сохранения и исследований.

Мнения экспертов

  • Проф. Нил Холл, директор EI: «Технические достижения в сборке и анализе генома пшеницы позволили преодолеть барьер сложности. Теперь мы можем подходить к генетике пшеницы совершенно по-новому».
  • Фред Ван Экс, глава группы геномики Bayer Crop Science: «Дополнительные последовательности геномов пшеницы позволят ускорить идентификацию генов, отвечающих за урожайность и устойчивость к стрессам. Это поможет в разработке улучшенных сортов».
  • Бернардо Клавихо, руководитель проекта по биоинформатическим алгоритмам: «w2rap имеет большую ценность для публичных инициатив, ускоряя переход к пан-геномике. Для селекционеров это инструмент, позволяющий с беспрецедентной детальностью изучать свой гермоплазм».
  • Д-р Мэтт Кларк, руководитель проекта: «Эти новые последовательности геномов пшеницы могут радикально изменить селекцию. Проект будет способствовать сохранению лидирующих позиций Великобритании в геномике пшеницы и решению задачи глобальной продовольственной безопасности».
2017-01-12