Маленькое растение рассказывает большие истории

Понимание того, какие гены контролируют признаки растений (например, время цветения, предпочтения к типу почвы или устойчивость к засухе), даёт представление об их способности адаптироваться к новым условиям. Такие данные важны для улучшения сельскохозяйственных культур и значимы для благополучия человека.

Международная группа исследователей, включая биологов из Университета Юты, сравнила генетические данные 19 различных штаммов скромного растения Arabidopsis thaliana. Последовательности геномов этих штаммов, 18 из которых представлены в исследовании, позволят легче изучать удивительно широкую вариацию признаков, лежащую в основе адаптивности растений. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Arabidopsis thaliana широко используется научным сообществом, и его изучение дало обширные знания о биологии растений. Однако до сих пор эти знания в основном были получены на одном штамме, хотя другие штаммы могут сильно различаться по таким признакам, как время цветения. Сравнивая генетическую информацию нескольких штаммов, можно понять, как различия в их геномах позволяют растениям адаптироваться к разным климатам и условиям. Это поможет понять генетические процессы, лежащие в основе вариации признаков, имеющих экологическое и сельскохозяйственное значение.

Результаты стали основополагающей частью проекта 1001 Genomes Project, запущенного для каталогизации генетической информации сотен штаммов из разных регионов мира. Однако исследование выходит за рамки простого каталогизирования различий в последовательности ДНК.

В каждой клетке существуют «сообщения» между геном и создаваемым им белком, что, в свою очередь, влияет на признаки. Записав содержание этих сообщений (называемых mRNA) всех генов в каждом из 19 штаммов, исследователи получили информацию, жизненно важную для понимания того, какие гены функциональны в конкретном штамме. Эта информация критически важна для понимания того, как различия в ДНК и последовательностях генов приводят к различиям в признаках.

Arabidopsis — небольшое цветковое растение, родом из Европы, Азии и Северной Африки. Для исследований растений оно имеет такое же значение, как мыши и плодовые мушки для понимания молекулярной природы животных. Благодаря своим небольшим размерам, короткому жизненному циклу и обильному производству семян, оно идеально подходит для исследований. У него один из самых маленьких геномов среди растений, что облегчает исследования по секвенированию. Он стал первым полностью секвенированным геномом растения в 2001 году.

Исследование частично финансировалось Национальным научным фондом (NSF) и проводилось в сотрудничестве с учёными из Университета штата Канзас, Оксфордского университета, Лаборатории Фридриха Мишера Общества Макса Планка и Университета Бата.