RenSeq (1) - это метод секвенирования генов устойчивости (R), которые придают растениям устойчивость к болезням.
Каждое растение обычно несет сотни потенциальных последовательностей генов R, кодирующих белки NB-LRR, идентифицируемых по наличию специфических мотивов последовательностей. Гены R часто являются частью семейств близкородственных последовательностей.
Хотя общие последовательности позволяют захватывать R-гены, это также затрудняет их различение и поиск именно того гена, который позволяет растениям пережить атаку. Более длинные молекулы и последовательности ДНК обеспечивают более простой и точный генетический анализ для выявления вариаций.
Семейство генов NB-LRR позволяет растениям противостоять заражению набором болезней и формировать вторую линию защиты. После того, как патоген проник в растение, он использует «эффекторные» молекулы, чтобы ослабить защитные силы растения. попытка остановить его распространение.
Эта постоянная эволюционная гонка вооружений между растениями и патогенами, в результате которой организмы, вызывающие заболевания у растений, мутируют, чтобы избежать защиты растений, заставляет растения эволюционировать за счет изменений в их собственном генетическом составе. Именно здесь вступает в игру огромное разнообразие генов R, очень похожих по структуре и последовательности ДНК.
Исследователи из Института Эрлхема (EI), Лаборатории Сейнсбери (TSL) и Института Джеймса Хаттона нашли новый способ расшифровки этих больших отрезков ДНК для обнаружения и аннотирования устойчивости растений к патогенам.
Используя PacBio, который может полностью считывать более длинные участки ДНК, а также разработанный рабочий процесс генов NB-LRR RenSeq (секвенирование обогащения генов резистентности), данные не только нацелены на гены R, но и на важные регуляторные области ДНК - промоторы и терминаторы, которые сигнализируют, когда начинать производить белок, а когда останавливаться.
Д-р Мэтт Кларк, руководитель отдела развития технологий в EI и ведущий автор исследования, сказал: «Дикие родственники сельскохозяйственных культур содержат огромный репертуар новых генов, которые можно использовать для выведения более устойчивых сортов, которые нуждаются в меньшем количестве обработок пестицидами., Когда дело доходит до идентификации ключевых генов, исследователям может быть очень трудно найти точный ген устойчивости из-за явного сходства их последовательностей ДНК.
Обычные методы секвенирования используют короткие считывания, например, из Illumina HiSeq, но они часто слишком короткие, чтобы разделить сходные гены.
RenSeq отличается от обычного секвенирования ДНК на PacBio тем, что фокусирует усилия на секвенировании определенного семейства генов, т.е.е. R-гены. В этом исследовании, оптимизируя несколько этапов построения библиотеки, мы можем идентифицировать последовательности, кодирующие белок, и соседние регуляторные области; действительно, во многих случаях мы можем реконструировать всю область ДНК, даже если она содержит много сходных генов, которые обычно слишком трудно отличить друг от друга. Это означает, что мы можем идентифицировать точный ген, придающий устойчивость к определенной инфекции, и использовать его в программах разведения».
Профессор Джонатан Джонс, старший научный сотрудник TSL и соавтор, сказал: «Это усовершенствование метода RenSeq значительно облегчит создание надежных реестров генов R у нескольких видов растений, помогая нам клонировать дополнительные гены, которые могли бы защитить наши урожай."
Доктор Инго Хейн, главный исследователь Института Джеймса Хаттона и соавтор, добавил: «R-гены могут контролировать различные заболевания растений, в том числе серьезные угрозы глобальному производству сельскохозяйственных культур. Способность захватывать и секвенировать длинные фрагменты геномной ДНК, содержат полноразмерные гены R, что позволяет быстро идентифицировать новые функциональные гены устойчивости от диких видов. Эти гены, если они будут введены в новые сорта путем селекции или альтернативными путями, могут значительно снизить зависимость растениеводства от пестицидов».
Статья "Целевой захват и секвенирование молекул ДНК размером с ген" опубликована в BioTechniques.