Биологи впервые смогли полностью расшифровать и изучить геном обычной культурной пшеницы, который содержит в себе рекордные 17 миллиардов «букв»-нуклеотидов, и опубликовали его в журнале Nature.

«Наша работа стала очередным шагом вперед на пути к получению исчерпывающей и хорошо описанной версии генома пшеницы, которая, наряду с рисом и кукурузой, является одним их трех основных продовольственных ресурсов мира. Население Земли увеличится с 7 до 9 миллиардов к 2050 году. Становится понятно, что при отсутствии новых сельскохозяйственных угодий, нам придется разработать более плодовитые сорта злаков для удовлетворения мировых потребностей в пище», — заявил один из авторов открытия Ян Дворак (Jan Dvorak) из университета Калифорнии в Дэвисе (США).

Группа биологов под руководством Майкла Бевана (Michael Bevan) из Центра Джона Иннеса в Норвике (Великобритания) использовала новые технологии секвенирования для расшифровки самого сложного и длинного генома — наследственной информации в клетках культурной пшеницы (Triticum aestivum).

Как объясняют исследователи, геном пшеницы крайне сложно «разобрать» и изучить из-за того, что он представляет собой смесь из фрагментов ДНК трех ее диких прародителей. Большое количество повторов, совпадающих и несовпадающих участков затрудняют полноценное прочтение генома, и вынуждают ученых прибегать к нетривиальным хитростям при извлечении цепочки ДНК и ее изучении.

Беван и его коллеги смогли преодолеть все эти сложности, разбив ДНК пшеницы на небольшие кусочки, прочитав их по отдельности и склеив полученные последовательности при помощи суперкомпьютера.

В результате этого ученые получили черновую версию генома Triticum aestivum, которая содержит в себе около 17 миллионов нуклеотидов. Для сравнения, геном человека содержит в пять раз меньше «букв» — лишь 3 миллиона нуклеотидов.

Несмотря на невысокую точность — всего пять прочтений на нуклеотид вместо 20–30, биологам удалось выделить фрагменты ДНК, связанные с геномами предков пшеницы, известные в науке под условными названиями A, B и D. Кроме того, авторы статьи подсчитали количество генов — около 90 тысяч, и определили функции некоторых из них.

Для этого ученые сравнили полученную последовательность нуклеотидов с уже расшифрованными и изученными геномами риса и ячменя. Сравнение позволило биологам выделить несколько групп генов, отвечающих за приспособленность пшеницы к жизни при различных условиях окружающей среды.

«Определение этих генов поможет селекционерам ускорить процесс выведения новых сортов пшеницы, и позволит им получать растения не с одним, а сразу несколькими полезными признаками. Наша работа сделала большой вклад в ликвидацию недостатка пищи в мире», — заключает другой автор статьи Энтони Холл (Anthony Hall) из Ливерпульского университета (Великобритания).