Секвенирование муравьев и их экосистемы
В сложных грибных «садах» муравьев-листорезов существует симбиотическая сеть, развивавшаяся миллионы лет. Благодаря крупному гранту на геномное секвенирование от Roche Applied Science, ученые Университета Висконсин-Мэдисон смогут проанализировать эти взаимодействия на молекулярном уровне.
«Секвенировав геномы всех ключевых игроков, мы сможем изучить эволюцию системы», — говорит Кэмерон Карри, профессор бактериологии и один из руководителей проекта. «Это будет одно из первых, если не первое, исследование сообщества организмов на геномном уровне в эволюционном масштабе времени».
Как победители программы грантов Roche Applied Science 10 Gigabase Grant Program, ученые Кэмерон Карри, Стивен Слейтер и Гаррет Суен из Great Lakes Bioenergy Research Center (GLBRC) войдут в команду, которая с помощью технологий Roche секвенирует известных участников симбиоза муравьев и грибов: три генома муравьев и 14 геномов ассоциированных с ними грибов и бактерий.
«Три секвенированных генома муравьев будут действительно впечатляющими», — говорит Тед Шульц, энтомолог из Смитсоновского института. «Это продвинет область исследований на квантовый уровень вперед по сравнению с текущим состоянием».
Большинство образцов ДНК для секвенирования поступят из лаборатории Карри, которая также изучает, как муравьи-листорезы расщепляют большое количество целлюлозы в рамках работы с GLBRC.
Секвенирование данных будет завершено к концу лета, но финализация сборки геномов и их аннотация — это долгосрочный проект, который займет несколько лет, отмечает Стивен Слейтер.
Для такого масштабного проекта команда ищет помощь в необычном месте — в школьных и студенческих аудиториях. Привлекая преподавателей и предоставляя исследовательские наборы, студенты смогут участвовать в настоящей научной работе, например, в закрытии пробелов в последовательностях или функциональном анализе генов.
Joint Genome Institute будет помогать как в анализе последовательностей, так и в образовательных инициативах.
Собранные геномные данные дадут беспрецедентную возможность изучить экологию, эволюцию, поведение и развитие 50-миллионолетней ассоциации.
«Это дает нам уникальный взгляд на очень важные экосистемы», — говорит Тим Доногью, директор GLBRC. «Эти муравьи и их микробные партнеры эволюционировали миллионы лет, чтобы переваривать растительный материал, включая целлюлозу клеточных стенок».
GLBRC изучает грибы и бактерии из этих сообществ, чтобы идентифицировать микробные ферменты, которые могут помочь производить топливо из целлюлозной части растений.
«Поддержка Roche дополняет экспертизу GLBRC и позволяет нам по-новому взглянуть на роль муравьев в этой пищевой цепи», — говорит Доногью.
Проект по масштабу примерно вдвое меньше проекта «Геном человека» (3 млрд пар оснований).
Исследовательскую команду совместно возглавят Кэмерон Карри и Николь Джерардо из Университета Эмори. В группу также войдут специалисты по вычислительной биологии и анализу геномов из Вашингтонского университета.
Roche Applied Science выполнит все секвенирование, первичную обработку и анализ данных с помощью системы Genome Sequencer FLX System, разработанной 454 Life Sciences. Будет сгенерировано 10 гигабаз данных (до 25 миллионов прочтений со средней длиной 400 пар оснований).
Great Lakes Bioenergy Research Center — один из трех исследовательских центров биоэнергетики при Министерстве энергетики США, созданных для прорывных открытий в области технологий целлюлозного биотоплива.