Ускорение исследований ямса с помощью омиксных технологий

Исследовательская команда обобщила текущие достижения в изучении генома, пластома, транскриптома, протеома и метаболома ямса, подчеркнув питательную ценность и богатство биологически активными соединениями видов рода Dioscorea. Эта работа имеет большое значение для генетических исследований и молекулярной селекции ямса, особенно на фоне удвоения его мирового производства за последние два десятилетия, что укрепляет продовольственную безопасность в Африке.

Ямс (Dioscorea spp.) — важная сельскохозяйственная культура с более чем 600 видами, являющаяся основным продуктом питания в африканских странах и значимым источником дохода в Азии, Океании и Латинской Америке. Несмотря на это, ямс долгое время оставался на периферии внимания исследователей.

В исследовании, опубликованном в Vegetary Research 17 мая 2024 года, представлен обзор современного состояния геномных исследований рода Dioscorea.

Ключевые достижения в геномике:

• Геномы пяти видов ямса уже секвенированы, причём для четырёх из них достигнут уровень сборки хромосом.
• Первый геном гвинейского ямса (D. rotundata), секвенированный в 2017 году, выявил геномный регион, связанный с определением пола, что позволило создать молекулярные маркеры для его идентификации.
• Анализ показал, что гвинейский ямс произошёл от гибрида D. abyssinica и D. praehensilis, а в линии Dioscorea произошли события древней аллотетраплоидизации.
• Изучение путей биосинтеза диосгениновых сапонинов и использование последовательностей генома хлоропластов для филогенетических исследований иллюстрируют прогресс в этой области.

Текущие проблемы и будущие направления:

• Существующие проблемы включают загрязнение окружающей среды при экстракции компонентов диосгенина и недостаток генетических маркеров для анализа разнообразия.
• Будущие исследования должны быть сосредоточены на расширении полногеномного секвенирования на другие виды Dioscorea, улучшении данных транскриптомики, развитии протеомики и изучении механизмов роста и метаболизма.
• Применение мульти-омиксных технологий необходимо для решения более широких научных задач и содействия молекулярной селекции ямса.

Как отметил ведущий исследователь Цзиньдин Лю: «Исследование не ограничивается только изучением самого ямса. С обновлением технологий секвенирования и накоплением гистологических данных появляется возможность преодолеть трудности, с которыми сталкиваются в других исследованиях, например, при экстракции особых компонентов ямса».

Обзор подчёркивает важность интеграции геномики, транскриптомики, протеомики и метаболомики для раскрытия сложных генетических механизмов и улучшения молекулярной селекции и культивирования ямса.