Ускоренный путь к улучшению пшеницы
Растущему населению планеты требуется увеличение урожайности пшеницы. Аспирантка Ливерпульского университета разработала программное обеспечение, которое позволяет фермерам выявлять полезные мутации в пшенице для селекции.
Проблема сложного генома
- Геном пшеницы в 5 раз больше человеческого, и его полное секвенирование новых сортов остается чрезмерно дорогим.
- Около 90% генома пшеницы состоит из повторяющихся последовательностей, не несущих генов.
Решение: целевой анализ
Исследовательница Лаура Гарднер использует два ключевых приема для удешевления поиска мутаций:
- Фокус на генах: Анализируется только 10% генома, содержащего гены. Это сокращает объем данных с 17 гигабаз (миллиардов пар оснований) до 110 мегабаз (миллионов пар).
- Сравнение с моделью: Активные участки генома пшеницы "сшиваются" и сравниваются с уже полностью расшифрованным и более простым геномом родственного растения Brachypodium distachyon.
Как работает метод
Уникальный алгоритм в программном обеспечении обрабатывает данные и строит графики, на которых пики указывают на кластеры мутаций. Это позволяет определить их местоположение и функцию.
Практические результаты
- Устойчивость к болезням: Метод успешно идентифицировал гены устойчивости к стеблевой (линейной) ржавчине — болезни, способной уничтожить целые поля.
- Раннее цветение: Изучаются мутации, приводящие к более раннему цветению, что может дать сорта для короткого вегетационного периода.
Дополнительное открытие
Исследование также пролило свет на влияние температуры на метилирование — процесс, при котором в сложном, трехпарном геноме пшеницы одна копия генов может "блокировать" другие. Это открывает возможности для управления активностью генов.
Значение работы
"Наличие более дешевого и быстрого метода, который может выявлять мутации для снижения заболеваемости и увеличения урожайности, является большим преимуществом для фермеров", — отмечает Лаура Гарднер.