Международный консорциум ученых из 20 стран представил первый полностью аннотированный геном пшеницы с информацией о 107,8 тысячи генов растения. Работа опубликована в журнале Science.

Пшеница — вторая по объему производства сельскохозяйственная культура после кукурузы: по статистике Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), в 2016 году человечество вырастило не менее 823 миллионов тонн пшеницы. При этом пшеница — одна из самых сложных с генетической точки зрения культур: у нее гексаплоидный геном, состоящий из трех элементарных геномов, каждый из которых длиннее человеческого (всего 21 пара хромосом). Общая длина генома пшеницы превышает 17 миллиардов пар нуклеотидов, он в пять раз больше генома человека. 

Кроме того, в геноме пшеницы очень много, около 80 процентов, повторяющихся последовательностей некодирующей ДНК, из-за чего правильно собрать полный геном из коротких отрезков похожих между собой частей было очень трудно. «Понятно, что с наскока, просто прогнав геном пшеницы через секвенатор, ничего не получится на выходе, кроме набора коротких последовательностей. Если длина таких последовательностей 100 пар нуклеотидов, то при однократном покрытии генома таких последовательностей будет 160 миллионов. Сложно представить, как их вообще возможно выстроить в связанную картину», — сказала N+1 заведующая лабораторией молекулярной генетики и цитогенетики растений Института цитологии и генетики СО РАН, член координационного совета консорциума Елена Салина.

Международный консорциум по секвенированию генома пшеницы (IWGSC) после 13 лет работы официально представил референсный геном пшеницы сорта Chinese Spring — научному сообществу данные были доступны с января 2017 года. Это наиболее полное (94 процента всего генома) и качественное прочтение генома пшеницы на сегодняшний день с информацией о местоположении на хромосомах и известных функциях для 107891 гена и 4,7 миллиона ДНК-маркеров. Все данные опубликованы в открытом доступе, за каждую хромосому отвечала отдельная группа исследователей. Так, Институт цитологии и генетики СО РАН, присоединившийся к консорциуму в 2007 году, занимался хромосомой 5В, по длине практически равной двум геномам риса, рассказала Салина.

«Публикация референсного генома — кульминация работы многих людей, которые объединились под флагом IWGSC, чтобы сделать то, что считалось невозможным», — сказала исполнительный директор консорциума Келли Эверсоул (Kellye Eversole), которую цитирует его пресс-служба.

Как отмечают авторы статьи, референсный геном поможет ученым и селекционерам понять, какие гены растения определяют те или иные его признаки, например, устойчивость к засухе или урожайность, и быстрее получить новые сорта пшеницы, в том числе с помощью современных методов геномного редактирования, таких, как CRISPR/Cas9. «Чтобы делать работы по геномному редактированию, изучению функций тех или иных генов, нужно иметь базу, основу, иначе получается, что не от чего оттолкнуться. Поэтому, конечно, появление хотя бы первоначального референсного генома пшеницы — это очень большой шаг вперед», — сказал Дмитрий Мирошниченко, старший научный сотрудник лаборатории экспрессионных систем и модификации генома растений «БИОТРОН» в Институте биоорганической химии РАН.

«Для того, чтобы грамотно выстроить защиту растений от различных болезней, от засухи, заморозков и других стрессов, мы должны знать детально те гены и их взаимодействия, которые приводят к формированию устойчивости растений к различным видам стресса. Для этого иметь в руках прочитанный референсный геном пшеницы просто необходимо. Зная гены, отвечающие за нужные признаки и маркеры к ним, можно уже подключать такие современные технологии, как маркер-ориентированная селекция и геномная селекция, над чем мы сейчас работаем вместе с селекционерами для создания сортов мягкой пшеницы с нужными признаками», — подчеркнула Елена Салина.

Кроме того, с помощью референсного генома можно будет изучать эволюцию пшеницы и изменение отдельных частей ее генома во времени. В дальнейшем авторы планируют улучшать его качество, а также секвенировать геном других сортов пшеницы, чтобы исследовать генетическое разнообразие этого растения. Публикация референсных геномов риса и кукурузы сильно подтолкнула генетические исследования этих растений, и консорциум надеется на аналогичный стимул для пшеницы.

Помимо основной статьи, журналы Science и Science Advances опубликовали еще два исследования, сделанных уже с помощью референсного генома. Авторы первого исследования провели полногеномный анализ экспрессии гомологичных генов, похожих последовательностей ДНК в разных элементарных геномах, в различных тканях растения и на разных этапах его жизни — это поможет понять, как такие гены можно использовать для получения нужных признаков у пшеницы. Во второй работе ученые определили 828 генов, связанных с белками пшеницы, аллергическая реакция на которых у человека вызывает целиакию, профессиональную бронхиальную астму пекарей и другие подобные заболевания. В частности, эту информацию можно будет использовать при разработке низкоаллергенных сортов пшеницы. Кроме того, одновременно еще четыре работы вышли в журнале Genome Biology, а всего с момента первого обнародования референсного генома он использовался более чем в 100 публикациях, говорится в сообщении IWGSC.

О сложностях генетической модификации пшеницы и о том, почему на рынке до сих пор нет ни одного ГМ-сорта, читайте в материале N+1.

Ольга Добровидова

Источники

Геном пшеницы почти полностью расшифровали
Новости@Rambler.ru, 17/08/2018
Геном пшеницы почти полностью расшифровали
Индикатор (indicator.ru), 17/08/2018
Геном пшеницы почти полностью расшифровали
Wi-Fi.ru Санкт-Петербург (spb.wi-fi.ru), 17/08/2018
Ученым понадобилась 13 лет, чтобы получить самую полную расшифровку генома пшеницы
Царьград ТВ (tsargrad.tv), 17/08/2018
Геном пшеницы почти полностью расшифровали
Биотех 2030 (biotech2030.ru), 20/08/2018
Ученые опубликовали самый подробный геном пшеницы
Российская академия наук (ras.ru), 20/08/2018
Ученые опубликовали самый подробный геном пшеницы
N+1 (nplus1.ru), 16/08/2018
Новосибирские генетики приняли участие в крупном международном проекте
Наука в Сибири (sbras.info), 22/08/2018
Международный консорциум ученых расшифровал геном пшеницы
Cokrat.ru, 22/08/2018
Международный консорциум ученых расшифровал геном пшеницы
Margust (gazeta-margust.ru), 22/08/2018
Международный консорциум ученых расшифровал геном пшеницы
ТАСС, 22/08/2018
Международный консорциум ученых расшифровал геном пшеницы
Новости обо всем (newsae.ru), 22/08/2018
Международный консорциум ученых расшифровал геном пшеницы
TmBW.Ru, 22/08/2018
Ученые окончательно расшифровали геном пшеницы
Newsmir.info, 23/08/2018
Международный консорциум ученых расшифровал геном пшеницы
Аграрный центр Томской области (agroconsul.tomsk.ru), 23/08/2018
Ученые окончательно расшифровали геном пшеницы
Новости@Rambler.ru, 23/08/2018
Ученые окончательно расшифровали геном пшеницы
РИА Новости, 23/08/2018
О чем рассказал геном пшеницы
Академгородок (academcity.org), 23/08/2018
Ученые окончательно расшифровали геном пшеницы
ИА Казах Зерно (kazakh-zerno.kz), 23/08/2018
Ученым удалось полностью расшифровать геном пшеницы
Обзор.press (obzor.press), 23/08/2018
Ученые окончательно расшифровали геном пшеницы - новости на сегодня 23.08.2018
News2world.net, 23/08/2018
Ученые расшифровали геном пшеницы
Казахстанский юридический портал (zakon.kz), 23/08/2018
Ученые окончательно расшифровали геном пшеницы
Forbes Kazakhstan (forbes.kz), 23/08/2018
Ученые завершили работу над расшифровкой генома пшеницы
123ru.net, 23/08/2018
Ученые завершили работу над расшифровкой генома пшеницы
РИА ФАН (riafan.ru), 23/08/2018
Биологи окончательно расшифровали геном пшеницы - новости на сегодня 23.08.2018
News2world.net, 23/08/2018
Ученые завершили работу над расшифровкой генома пшеницы
SMIonline (so-l.ru), 23/08/2018
Ученые окончательно расшифровали геном пшеницы.
Agro2b.ru, 23/08/2018
Геном пшеницы расшифровали и будут улучшать
47 Новостей из Ленинградской области (47news.ru), 23/08/2018
Геном пшеницы оказался в 5 раз больше человеческого
Все новости Новосибирской области (vn.ru), 23/08/2018
Международный консорциум ученых расшифровал геном пшеницы
Российская академия наук (ras.ru), 23/08/2018
Группа ученых расшифровала геном пшеницы для увеличения урожая
Hightech.fm, 23/08/2018
Расшифровка генома пшеницы внесет вклад в глобальную продовольственную безопасность
Биотех 2030 (biotech2030.ru), 23/08/2018
Новосибирские ученые отредактировали геном ячменя и получили растение с заданными свойствами
Биотех 2030 (biotech2030.ru), 23/08/2018
В расшифровке генома пшеницы участвовали и российские ученые
Агро XXI (agroxxi.ru), 25/08/2018
Новосибирские генетикм - участники международного проекта расшифровки генома пшеницы
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 26/08/2018
Новосибирские генетикм - участники международного проекта расшифровки генома пшеницы
БезФормата.Ru Новосибирск (novosibirsk.bezformata.ru), 26/08/2018
Хлебная жизнь: новосибирские ученые расшифровали геном пшеницы
Официальный сайт г. Новосибирск (nsknews.info), 29/08/2018

Похожие новости

  • 07/11/2016

    На Общем собрании РАН ученые обсудили генетические ресурсы

    ​«Человек есть то, что он ест» ― это высказывание, приписываемое Пифагору, выдержало проверку столетиями. Сегодня проблема питания стала огромным пазлом, в котором сомкнуты рацион космонавтов и спортсменов, «зеленая революция», мифы и достижения диетологии, борьба с болезнями, паразитами и климатом, а в России ― еще и с импортозависимостью и традиционной отсталостью сельского хозяйства.
    1599
  • 08/04/2017

    ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН и Алтайский государственный университет подписали соглашение о сотрудничестве

    Документ был подписан во время совместного совещания, прошедшего в ИЦИГ СО РАН, в котором приняла участие большая делегация из Барнаула во главе с ректором АлтГУ Сергеем Землюковым. Открывая совещание, директор ИЦИГ СО РАН академик Николай Колчанов отметил: — Барнаул является нашим ближайшим соседом среди областных центров.
    1218
  • 14/11/2016

    Академику Владимиру Солошенко исполнилось 70 лет

    ​Солошенко Владимир Андреевич Солошенко родился 12 ноября 1946 году в г. Черепаново Новосибирской области. Окончил Новосибирский сельскохозяйственный институт в 1970 году по специальности зоотехния. В 1970-1972 г.
    1325
  • 11/08/2016

    Новосибирские ученые-генетики проводят всероссийский картофельный эксперимент

    ​Федеральный исследовательский центр "Институт цитологии и генетики СО РАН" (ИЦиГ, Новосибирск) стал участником целевой комплексной программы по картофелю, которая в соответствии с указом президента России будет реализована с 2017 по 2025 годы.
    1351
  • 03/11/2017

    ​​В ИЦиГ СО РАН прошли переговоры о сотрудничестве с Академией сельскохозяйственных наук Китая

    1 ноября ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" посетила делегация представителей китайской науки и бизнеса. Главная цель визита - заключение соглашения о сотрудничестве, в рамках которого должны быть созданы два совместных селекционно-семеноводческих центра, один в Новосибирске (на базе ФИЦ ИЦиГ СО РАН), второй - в Пекине (Институт овощеводства и цветоводства).
    696
  • 28/03/2016

    Иван Лихенко: «Если твое учреждение реформируют, надо в этом участвовать»

    ​​В этом году Сибирский НИИ растениеводства и селекции отмечает юбилей: одному из старейших научных учреждений Западной Сибири исполняется 80 лет.  О том, с каким багажом СибНИИРС подходит к этой дате и какие задачи стоят перед селекционерами "на будущее", мы попросили рассказать его руководителя, доктора сельскохозяйственных наук Ивана Лихенко.
    1545
  • 31/03/2017

    Академик Николай Колчанов рассказал о развитии Селекционного центра

    30 марта на территории новосибирского Академпарка прошло очередное заседание членов Совета «Сибирской биотехнологической инициативы» (СБИ). СБИ – это программа, объединяющая объекты инновационной инфраструктуры и органы власти Сибирского федерального округа, в целях развития биотехнологий, медицины и фармацевтики.
    1369
  • 27/12/2017

    Исследователи реализуют проект, позволяющий исправлять мутации ДНК митохондрий

    ​В последнее время все чаще можно услышать о тяжелых наследственных заболеваниях митохондриальной этиологии. Эти недуги вызываются дефектами митохондрий, которые являются своеобразными "энергетическими станциями" клеток организма.
    941
  • 17/11/2016

    Продукция селекционеров ИЦиГ СО РАН вызвала интерес на выставке «Дни урожая-2016»

    ​С 9 по 11 ноября 2016 года в МВК "Новосибирск Экспоцентр" в рамках Новосибирского агропродовольственного форума прошло подведение итогов 2016 года для агропромышленного комплекса региона.  В рамках форума также прошел и традиционный праздник - Дни урожая Новосибирской области.
    1198
  • 26/10/2018

    Что могут сделать в человеческом организме стволовые клетки?

    ​Ученые продолжают опыт японских коллег по превращению обычных клеток в стволовые. Но предупреждают: работу надо оградить от любителей сенсаций. Что могут сделать в человеческом организме стволовые клетки? 10-15 лет назад на этот вопрос отвечали с восторгом: они заменяют умершие клетки и дарят молодость.
    142