Геном сахарного тростника, наконец, секвенирован
Сахарный тростник был последним крупным культурным растением, чей геном удалось секвенировать. Причина — его огромная сложность: геном состоит из 10–12 копий каждой хромосомы, в то время как у человека их всего две. Этот рубеж преодолела международная команда под координацией CIRAD, о чём сообщается в Nature Communications 6 июля. Теперь можно модернизировать методы селекции сортов тростника, что станет большим подспорьем для сахарной и биомассовой промышленности.
Стандартные методы секвенирования оказались бесполезны из-за сложности генома. Команда использовала новый подход, основанный на открытии CIRAD 20-летней давности: структуры геномов сахарного тростника и сорго очень похожи (явление коллинеарности — множество генов расположены в одинаковом порядке).
Исследователь CIRAD и ведущий автор работы Оливье Гарсмёр использовал геном сорго в качестве шаблона для сборки и отбора фрагментов хромосом тростника для секвенирования. Координатор исследования, генетик CIRAD Анжелик Д'Онт, отмечает: «Благодаря этому новому методу референсная последовательность для сорта R570 с Реюньона получилась очень высокого качества».
Эта референсная последовательность — ключевой шаг к полному секвенированию генома тростника и более эффективному анализу вариаций между его сортами. По словам Анжелик Д'Онт, имевшей аналогичный опыт с геномом банана в 2012 году, «наличие референсной последовательности для вида радикально меняет все геномные и, в более широком смысле, генетические подходы к этому виду».
Селекция сахарного тростника теперь может войти в эпоху молекулярной биологии. Ранее, из-за отсутствия референсной последовательности, программы селекции ограничивались гибридизацией и трудоёмкой полевой оценкой. Теперь можно разрабатывать методы молекулярного скрининга для дополнения полевых испытаний.
Это важный прорыв, поскольку почти 80% мирового сахара производится из сахарного тростника. Кроме того, это растение недавно стало культурой для получения биомассы. Новые генетические знания помогут создавать сорта для более широкого спектра применений.
Сложность генома сахарного тростника обусловлена:
- высокой плоидностью (большое число копий каждой категории хромосом);
- анеуплоидией (переменное число копий в зависимости от категории хромосом);
- биспецифическим происхождением хромосом;
- структурными различиями и межвидовыми хромосомными рекомбинантами.