Вступая в эру «пангеномики пшеницы» от одной до нескольких ссылок на ДНК пшеницы, Институт Эрлхема (EI) стремится диверсифицировать один из самых сложных геномов в мире, чтобы улучшить качество урожая и увеличить производство этого критически важного продукта питания. урожай.
Хлебная пшеница (Triticum aestivum L.) является наиболее экономически важной сельскохозяйственной культурой в Великобритании и наиболее широко культивируемым злаком в мире. Производство пшеницы имеет жизненно важное значение как в странах с формирующейся экономикой, так и в странах с растущей экономикой. Таким образом, понимание геномики пшеницы имеет важное значение для поддержания роста урожайности для растущего населения планеты, а также для защиты урожая от эпидемий распространенных заболеваний и адаптации к экстремальным условиям изменения климата.
Геном пшеницы был загадкой для ученых из-за его исключительно большого и сложного генома. Ранее проводивший первый полный анализ генома мягкой пшеницы совместно с другими институтами, финансируемыми BBSRC, EI теперь использует свои достижения в области геномики для работы как с отраслевыми, так и с исследовательскими партнерами, чтобы обеспечить производство более качественных и устойчивых культур для содействия глобальной продовольственной безопасности.
На основе справочника данных о растениях1, опубликованного в ноябре 2015 г., компания EI разработала новый метод, который оказывает влияние на промышленность и академические круги для дальнейшего продвижения области геномики пшеницы в эпоху множественных эталонов. Представление новых геномных сборок еще пяти сортов пшеницы, представленных публично на PAG, крупнейшей глобальной конференции по геномике растений и животных, в Сан-Диего, 14 января 2017 г.
Новые анализы пшеницы были реализованы после доставки первого эталона пшеницы с использованием биоинформатического инструмента w2rap для сборки генома, разработанного Бернардо Клавихо и его группой разработки алгоритмов в EI. Лидеры медико-биологической отрасли Bayer Crop Sciences обратились к команде с просьбой запустить пилотный проект по секвенированию коммерчески значимого сорта пшеницы.
Теперь партнерство между промышленностью и академией привело к вводу в эксплуатацию еще четырех разновидностей. Отношения, которые дают отрасли доступ к беспрецедентным возможностям анализа генома, поддерживая при этом разработку методов EI по геномике пшеницы.
W2rap - это конвейер биоинформатики, который может расшифровывать сложные геномы и создавать надежные сборки для точного разведения. Этот метод сборки генома будет применяться к дальнейшему анализу пшеницы EI с использованием специализированной генерации данных на основе работы группы Института по платформам и трубопроводам в EI.
Уникальный инструмент сможет не только собирать данные о последовательностях сортов пшеницы, но и позволит эффективно, надежно и результативно получать геномы пшеницы с помощью технологий секвенирования следующего поколения.
Параллельно с этим грант в размере 2 млн фунтов стерлингов, финансируемый BBSRC для EI в сотрудничестве с Центром Джона Иннеса (JIC) и NIAB под руководством доктора Мэтта Кларка, будет направлен на понимание генетического состава 14 различных разновидностей сортов пшеницы, важных для глобального сельского хозяйства, и анализировать эти данные, чтобы составить карту генетической изменчивости урожая. Этот проект включает в себя дальнейшее секвенирование и сборку еще восьми линий пшеницы с помощью метода w2rap, а также создание генетических ресурсов пшеницы для селекции, сохранения и исследований культур.
Профессор Нил Холл, директор EI, сказал: «Эти новые проекты чрезвычайно своевременны, поскольку технические достижения, которые мы сделали в сборке и анализе генома пшеницы, преодолели препятствия сложности и теперь позволяют нам приблизиться к генетике пшеницы. совершенно по-новому. Теперь мы должны увидеть быстрый прогресс в программах селекции, которые ранее были возможны для других культур».
Фред Ван Экс, руководитель группы геномики в Bayer Crop Science, сказал: «Более двух миллиардов человек во всем мире полагаются на пшеницу как на основной продукт питания. для создания высокоурожайных растений пшеницы, способных противостоять растущим стрессам окружающей среды и давать высококачественные конечные продукты. Дополнительные последовательности генома пшеницы позволят нам ускорить идентификацию генов, лежащих в основе урожайности и устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам. Поэтому мы очень рады работать с EI, поскольку последовательности генома пшеницы, созданные конвейером w2rap, позволят нам разработать маркеры для селекции и выделения генов для поддержки разработки улучшенных сортов пшеницы, которые удовлетворят потребности фермеров и общества».
Бернардо Клавихо, руководитель проекта «Алгоритмы биоинформатики», сказал: «W2rap будет иметь большое значение для общественных инициатив по пшенице, помогая нам быстрее продвигаться в области пангеномики пшеницы и полностью открыто и прозрачно для общественности. С точки зрения селекционеров, это также инструмент, который позволяет им заглянуть в свою зародышевую плазму с беспрецедентной точностью и надежностью, что позволяет проводить перекрестный анализ с нашим высококачественным общедоступным справочником по пшенице. Мы очень рады работать с Bayer Crop Sciences; воздействие мощного полногеномного секвенирования и сборки приближается к реальности.
С точки зрения глобальной продовольственной безопасности выигрыш двоякий. Немедленное включение новых технологий в программу селекции позволяет селекционерам производить более качественные сорта быстрее и дешевле. А также методы, которые мы разрабатываем, позволяющие быстро перейти от сценария с одной ссылкой к сценарию с множеством геномов, который эффективно начнет использовать огромное разнообразие мировых геномных ресурсов пшеницы».
Руководитель гранта доктор Мэтт Кларк, руководитель отдела развития технологий в EI, сказал: «Эти новые последовательности геномов пшеницы могут радикально изменить как селекцию пшеницы, так и улучшение урожая. Содействие новым областям исследований в понимании вклада генетики изменчивость и генная функция многих различных признаков сельскохозяйственных культур.
Работая в рамках международной стратегии, проект принесет максимальную пользу британским исследовательским и промышленным методам селекции пшеницы. Предоставление знаний, ресурсов и обучения мирового уровня, чтобы помочь сохранить глобальную позицию Великобритании в области геномики пшеницы и внести свой вклад в приоритет глобальной продовольственной безопасности».