РНК-данные открывают новую перспективу для селекции полиплоидных культур

Культурные растения часто имеют несколько геномов, гибридизированных от родителей — состояние, известное как полиплоидия. Это основной путь образования новых видов растений и важный способ улучшения агрономических признаков.

У полиплоидов влияние субгеномов не равнозначно: экспрессия генов одного субгенома доминирует над другим, что называется асимметрией экспрессии субгеномов. До сих пор было неясно, существует ли такая асимметрия на уровне трансляции (синтеза белка с РНК) у полиплоидных растений.

Исследователи из John Innes Centre и их коллеги из Китая обнаружили асимметрию субгеномов на трансляционном уровне у тетраплоидной пшеницы. Они выяснили, что молекулярная структура РНК способствует этой трансляционной асимметрии между родительскими субгеномами.

Пшеница, в результате гибридизации и дупликации всего генома около 400 000 лет назад, имеет по две или три копии каждого гена — гомеологичные пары. Команда изучила, сколько белка производится из таких пар разных субгеномов.

Используя метод SHAPE для получения «снимка» структуры РНК, они обнаружили, что одноцепочечность РНК связана с более высокой эффективностью трансляции (синтеза большего количества белка на этих РНК).

Между гомеологами существуют вариации последовательностей — однонуклеотидные варианты (SNV). Учёные выявили SNV, ответственные за большие различия в структуре РНК — «рибосничи». Эти SNV, вызывающие изменение структуры РНК, более тонкие, чем другие.

Исследование предполагает, что люди за 10 000 лет одомашнивания пшеницы могли бессознательно отбирать растения не только по последовательности ДНК, но и по структуре РНК, что ранее практически не учитывалось.

До сих пор селекция использовала прогнозы, основанные только на последовательности ДНК. Эта работа показывает, что применение знаний о РНК может помочь точнее предсказывать наследование признаков.