Расшифровка геномов растений: поддержка «прорывного проекта» для ботаники
Исследование, опубликованное в этом месяце в Proceedings of the National Academy of Sciences, освещает прогресс в области геномики растений и включает дорожную карту для грандиозной задачи — секвенирования геномов растений по всему миру.
Статья под названием «Геномы зелёных растений: что мы знаем в эпоху стремительно расширяющихся возможностей» подчёркивает значение этого масштабного начинания.
«На Земле сегодня обитает почти полмиллиона видов растений, и секреты понимания практически всего о них скрыты в последовательностях их ДНК (геноме растения)», — сказал доктор У. Джон Кресс, старший автор статьи и куратор-эмерит Смитсоновского института. «Растения — основа экосистем по всей планете, и расшифровка их геномов станет переломным моментом для понимания почти всех аспектов нашей собственной жизни: от улучшения продуктов питания и лекарств до вдохновения художников и повышения стабильности экосистем».
Усилия, необходимые для секвенирования геномов растений, — задача не из лёгких, но именно это является целью проекта Earth BioGenome Project, «"прорывного проекта" для биологии, [который] направлен на секвенирование, каталогизацию и характеристику геномов всей эукариотической биоразнообразия Земли [включая растения, животных и грибы] в течение десяти лет». Статья, одна из десяти, опубликованных на этой неделе в специальном выпуске PNAS, написана в соавторстве с международной группой учёных-ботаников и описывает план, который поможет исследователям по всему миру достичь этой амбициозной цели.
Геном организма содержит все инструкции, необходимые для осуществления процессов жизни, и неудивительно, что геномы чрезвычайно сложны. Секвенирование и сборка полных геномов позволят исследователям понять, как виды связаны с другими видами и эволюционировали от них; как они выполняют основные биологические функции; и как они взаимодействуют с окружающей средой и реагируют на неё. Секвенирование полных геномов растений особенно сложно по сравнению с другими группами организмов по нескольким причинам, но в основном из-за огромного количества видов растений и их высоко вариабельных и часто чрезвычайно сложных геномов.
Для сравнения: на сегодняшний день доступно всего 883 полных геномных последовательности для зелёных растений по сравнению с 2019 последовательностями для позвоночных; при этом существует более 400 000 видов зелёных растений по сравнению с всего 73 340 видами позвоночных. Разброс в размере генома среди растений также поражает — у некоторых растений геном составляет всего 65 000 отдельных нуклеотидов (молекул, составляющих четыре «пары оснований» в генетическом коде), а у других — почти 150 миллиардов нуклеотидов. Понимание геномов растений сопряжено с невероятной сложностью.
Разрешение этой сложности лежит в основе данной статьи. Авторы представляют дорожную карту, которая поможет мировому научному сообществу собирать образцы, используя новые партнёрства, такие как Global Genome Initiative for Gardens и Global Genome Biodiversity Network, а также последние достижения в программном обеспечении и технологиях, которые помогут исследователям секвенировать и собирать высокосложные геномы растений. С этой новой перспективой ботаники смогут продвигать секвенирование геномов растений как никогда прежде.