Учёные завершили хромосомный черновой проект генома пшеницы
Исследователи из Университета штата Канзас сыграли ключевую роль в сборке чернового варианта генетического чертежа пшеницы обыкновенной (мягкой). Эта продовольственная культура выращивается на более чем 531 миллионе акров по всему миру и производит около 700 миллионов тонн продовольствия ежегодно.
Международный консорциум по секвенированию генома пшеницы (IWGSC), в который также входят учёные из Университета штата Канзас, недавно опубликовал хромосомный черновой вариант последовательности генетического кода пшеницы (генома). Статья "A chromosome-based draft sequence of the hexaploid bread wheat genome" — одна из четырёх публикаций о геноме пшеницы в журнале Science.
Этот генетический чертёж — бесценный ресурс для исследователей и селекционеров, заявил Эдуард Ахунов, доцент кафедры фитопатологии и участник IWGSC.
Впервые в их распоряжении есть набор инструментов, позволяющий быстро находить конкретные гены на отдельных хромосомах пшеницы во всём геноме. Этот ресурс бесценен для идентификации генов, контролирующих сложные признаки, такие как урожайность, качество зерна, устойчивость к болезням, вредителям и абиотическим стрессам. Это позволит создать новое поколение сортов пшеницы с более высокой урожайностью и улучшенной устойчивостью.
Хотя проект черновой, эта последовательность даёт новое понимание структуры, организации, эволюции и генетической сложности растения.
Это очень значительный прогресс для сообщества генетиков и селекционеров пшеницы. Последовательность генома пшеницы закладывает основу для изучения генетической вариации и понимания того, как изменения в генетическом коде влияют на важные агрономические признаки.
Ахунов, программист-биоинформатик Шичен Ван и доцент Джесси Поланд сотрудничали с IWGSC для упорядочивания генов вдоль хромосом пшеницы. Другие исследователи университета, включая университетского профессора Бикрама Гилла и профессора-исследователя Бернда Фрибе, разработали генетический материал, который был необходим для получения хромосомной последовательности.
Вторая статья в Science описывает первую референсную последовательность хромосомы 3B — крупнейшей хромосомы пшеницы обыкновенной.
Геном пшеницы имеет всего 21 хромосому, но каждая хромосома очень велика и поэтому довольно сложна. Самая большая хромосома, 3B, содержит почти 800 миллионов "букв" в своём генетическом коде. Это почти в три раза больше информации, чем во всём геноме риса. Поэтому попытка секвенировать эту хромосому — и этот геном — от начала до конца является чрезвычайно сложной задачей.
Для анализа огромного объёма генетической информации исследователи использовали метод shotgun sequencing (сиквенс "дробовиком"). Он разделил геном пшеницы на хромосомы, а затем разбил каждую хромосому на более мелкие сегменты. Сегменты хромосом анализировались по коротким последовательностям генов, а перекрывающиеся последовательности "сшивались" вместе с помощью компьютерного программного обеспечения.
Хромосомный черновой вариант — критически важный шаг перед полным секвенированием генома пшеницы. Подход, разработанный для хромосомы 3B, теперь можно применить для секвенирования остальных хромосом пшеницы. Консорциум предполагает, что полная последовательность генома будет доступна через три года.
Исследование финансируется Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США (USDA NIFA).
Пшеница — основной источник пищи для большей части мира. Поскольку население мира продолжает быстро расти, нам понадобятся все доступные инструменты, чтобы продолжать производить достаточно пищи для всех людей в условиях меняющегося климата, уменьшающихся земельных и водных ресурсов. Эта работа даст импульс исследователям, ищущим способы повышения урожайности пшеницы.