Учёные секвенировали и проанализировали геном сахарной свёклы
Исследование, опубликованное сегодня в Nature, описывает референсную последовательность генома сахарной свёклы, полученную учёными из Центра геномной регуляции (CRG), Института молекулярной генетики Макса Планка и Университета Билефельда в сотрудничестве с другими центрами и селекционерами.
Сахарная свёкла обеспечивает почти 30% мирового годового производства сахара (по данным FAO), а также является источником биоэтанола и кормов для животных.
Последовательность генома сахарной свёклы даёт представление о том, как геном формировался под действием искусственного отбора в течение времени. Это первый представитель группы цветковых растений Caryophyllales (11 500 видов), чей геном секвенирован. В эту группу входят и другие экономически важные растения, такие как шпинат или киноа.
Ключевые характеристики генома
- В геноме свёклы обнаружено 27 421 ген, кодирующих белки — больше, чем в геноме человека.
- При этом у сахарной свёклы меньше генов, кодирующих транскрипционные факторы, чем у любого другого цветкового растения с известным геномом. Учёные предполагают, что у свёклы могут быть неизвестные гены, участвующие в контроле транскрипции.
- Гены устойчивости к болезням (аналог иммунной системы у животных) оказались особенно пластичными: обнаружены специфичные для свёклы расширения и потери генных семейств.
Внутривидовая изменчивость
Исследователи пошли дальше создания референсного генома и собрали геномы четырёх дополнительных линий сахарной свёклы. Это позволило выявить около 7 миллионов вариантов по всему геному. Изменчивость распределена неравномерно, что отражает как малый размер популяции, из которой была выведена культура, так и влияние искусственного отбора.
- Разные сорта содержали до 271 уникального гена, не представленного в других линиях.
Эволюционный анализ
Эволюционный анализ каждого гена позволил сравнить их с известными генами других растений. Были идентифицированы расширенные и отсутствующие генные семейства, наиболее часто связанные с ответом на стресс или устойчивостью к болезням.
Значение и перспективы
- Информация о последовательности генома будет полезна для изучения генов, участвующих в производстве сахара, и поиска мишеней для селекции.
- Работа также предоставляет первую последовательность генома шпината — близкого родственника сахарной свёклы.
- Авторы утверждают, что сахарная свёкла станет важным краеугольным камнем для будущих геномных исследований растений из-за своего таксономического положения.