​Специалисты из Курчатовского геномного центра ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» рассказали о роли ЦКП «Биоинформатика» в работе по секвенированию геномов сельскохозяйственных культур и разработке технологии компьютерного фенотипирования растений.  
 
«Бурное развитие наук о жизни, произошедшее в последние десятилетия, привело к увеличению количества данных, с которыми работают ученые. Основной причиной этого служит уменьшение стоимости проведения экспериментов: сегодня даже небольшая лаборатория может приобрести секвенатор ДНК, выделить пробы для интересных им организмов и перевести полученную информацию в электронный вид. Но дальше возникает вопрос — где хранить собранные данные и на каких мощностях их анализировать? Именно для выполнения таких задач создан наш Центр коллективного пользования “Бионформатика”, — прокомментировал начальник ЦКП “Биоинформатика” ФИЦ ИЦиГ СО РАН Дмитрий Александрович Рассказов. — У нас достаточно ресурсов, чтобы хранить и анализировать полученную учеными информацию, кроме того, мы можем удаленно предоставлять доступ к ней различным пользователям, поэтому имеется возможность сотрудничать с исследователями со всего мира, чем наш центр активно пользуется». 
 
Одна из основных задач, стоящих перед ЦКП, — создание новых сортов растений с заданными свойствами, — которую можно решить с помощью экспериментальной технологии генетического редактирования. Но сперва необходимо определить конкретные гены, чтобы в будущем привить генам устойчивость к болезням или засухам или другие полезные признаки. 

 
«В рамках нашей работы мы секвенируем геномы, но не только у одного сорта растений, а сразу у нескольких ближайших родственников. Это делается для того, чтобы получить возможность на основе сравнения геномных последовательностей популяций оценить вариабельность генома, определить, какие мутации присутствуют и как они ассоциированы с различными важными признаками. Однако сегодня секвенирование геномов и скрининг мутаций является довольно дешевой и быстрой технологией, при этом определение проявившихся признаков — фенотипа — зачастую делается вручную. Поэтому мы занялись поиском способа получить большой массив данных по фенотипу, который потом можно было бы сопоставить с генотипом. Сегодня нами развиваются методы, основанные на анализе двумерных и трехмерных изображений при помощи вычислительных компьютерных технологий», — рассказал заведующий лабораторией эволюционной биоинформатики и теоретической генетики ФИЦ ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Дмитрий Аркадьевич Афонников.
 
В результате ученые разработали две новые технологии, уже применяющиеся селекционерами и генетиками. Исследователи создали мобильное приложение, которое, анализируя фотографию, распознает характеристики (форму, длину, ширину и площадь) зерен из одного колоса и считает их.  

 
«Вторая технология кроме перечисленных параметров также сможет определить урожайность колоса, но для этого зёрна не нужно будет даже отделять от стебля. Сейчас мы занимаемся глубоким машинным обучением — чтобы алгоритмы заработали, необходимо огромное количество обучающих данных, которые мы храним на серверах ЦКП. Я надеюсь, что внедрение наших технологий сделает их массовыми, позволит существенно экономить временные затраты и устранит необходимость участия квалифицированных специалистов в подобной рутиной работе», — добавил Дмитрий Афонников. ​
 
Сибирские ученые при помощи суперкомпьютерного центра проводят также работы с человеческой ДНК. Одна из проблем, решаемых исследователями, — сборка полного человеческого генома. Обычно после секвенирования биологического образца на выходе получается фрагмент генома, называемый прочтением. Он гораздо меньше, чем гены, содержащиеся в геноме, поэтому из них необходимо собрать более длительные последовательности. 

 
«Размер человеческого генома примерно 3 ГБ — это 3 миллиарда нуклеотидов. Мы берем какой-то биологический образец и секвенируем его, получая на выходе коротенький фрагмент — всего лишь 100 нуклеотидов. Для того чтобы из этих коротких фрагментов собрать, например, хромосомы, нам и нужны ресурсы суперкомпьютера. Благодаря доступным нам вычислительным мощностям мы менее ограничены в работе с ДНК и можем эффективнее работать — предсказывать гены в последовательностях, определять мутации, смотреть на различные структурные вариации и так далее», — прокомментировал старший научный сотрудник лаборатории эволюционной биоинформатики и теоретической генетики ФИЦ ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Михаил Александрович Генаев.
 
«Наука в Сибири»
 
Фото: Суперкомпьютер ЦКП «Биоинформатика» ( Анастасия Федотова).


Похожие новости

  • 16/02/2021

    Новосибирские учёные исследуют поражающий пшеницу грибок

    В Институте цитологии и генетики СО РАН школьник вместе с учёными проводит опыты с опасным грибком, поражающим урожай пшеницы. Сибирские исследователи хотят доказать, что изучив гены, злаки можно спасти.
    292
  • 07/04/2021

    7 апреля 2021 года состоятся заседания Объединенных ученых советов СО РАН по направлениям науки

     Повестка заседания Объединенного ученого совета СО РАН по математике и информатике (15:00, конференц-зал ИМ СО РАН).  Повестка заседания Объединенного ученого совета СО РАН по нанотехнологиям и информационным технологиям (с 10:00 новосибирского времени в режиме видеоконференции).
    399
  • 29/10/2020

    Вкус места: химики и биологи пытаются раскрыть секрет терруара

    ​​Для знатока вин нет никакой сложности, чтобы отличить, к примеру, шардоне из Бургундии от шардоне из Калифорнии, Аргентины, Южной Африки, Болгарии, Молдовы или черноморского побережья России. Характерный «отпечаток» местности, или терруар, давно уже учитывается в винодельческой практике при изготовлении высококачественных марок.
    498
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    733
  • 24/11/2020

    Клеточные технологии помогают в лечении трофических язв

    ​​Сахарным диабетом страдают сотни миллионов обитателей нашей планеты. И по прогнозам экспертов, их число в ближайшие десятилетия заметно вырастет. Одно из распространенных последствий развития этого заболевания - трофические язвы нижних конечностей.
    412
  • 22/09/2020

    12-я Международная школа молодых учёных «Системная Биология и Биоинформатика» SBB-2020 впервые состоялась в Крыму

    ​12-я Международная школа молодых учёных «Системная Биология и Биоинформатика» / 12th International young scientists school «System Biology and Bioinformatics», SBB-2020 впервые проходила не в Новосибирске, а в Крыму.
    830
  • 18/03/2021

    Финалисты «Больших Вызовов»

    С 13 по 18 марта 2021 года Региональный центр «Альтаир» на базе центра детского и семейного отдыха им. О. Кошевого провел финал регионального трека Всероссийского конкурса научно-технологических проектов «Большие вызовы».
    152
  • 08/02/2021

    Объявлены имена лауреатов премии президента РФ для молодых учёных

    Лауреатов премии президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых за 2020 год объявил помощник президента РФ Андрей Фурсенко на пресс-конференции в ТАСС.  Нанокристаллы и выявление подделок Так, одна из премий присуждена заведующему лабораторией Федерального научно-исследовательского центра "Кристаллография и фотоника" РАН Евгению Хайдукову за разработку передовых технологий на платформе антистоксовых нанокристаллов.
    377
  • 02/12/2020

    ИЦиГ СО РАН заключил соглашение о сотрудничестве с ЭФКО и НГУ

    ​​1 декабря 2020 года было подписано трехстороннее соглашение о сотрудничестве между Институтом цитологии и генетики СО РАН, Новосибирским государственным университетом и компанией «ЭФКО» (крупнейший российский производитель спецжиров и маргарина, также выпускает майонез, растительные масла, кетчупы, молочные и кисломолочные продукты).
    755
  • 22/03/2021

    Ускоренный отбор. Генетические технологии обеспечивают продовольственную безопасность

    ​ В свое время создание сорта яровой пшеницы «Новосибирская-67» окупило первую очередь строительства Новосибирского Академгородка, как отмечал отец-основатель Сибирского отделения АН СССР академик Михаил Лаврентьев.
    366