CIRAD и его партнерам пришлось пойти на хитрость, чтобы установить первую эталонную последовательность сахарного тростника. Геном растения настолько сложен, что обычные методы секвенирования оказались бесполезными. Это означало, что сахарный тростник был последним крупным культурным растением, геном которого был секвенирован.
Новый метод секвенирования
Команда приняла вызов, используя изящный подход, основанный на открытии, сделанном в CIRAD около 20 лет назад: структуры геномов сахарного тростника и сорго очень похожи. Для этого используется термин «колинеарность», что означает, что существует определенная степень параллелизма, когда многочисленные гены встречаются в одном и том же порядке. Таким образом, Оливье Гарсмер, исследователь CIRAD и ведущий автор исследования, смог использовать геном сорго в качестве шаблона для сборки и выбора фрагментов хромосом сахарного тростника для секвенирования. «Благодаря этому новому методу эталонная последовательность, полученная для сорта из Реюньона, R570, имеет очень хорошее качество», - говорит Анжелик Д'Он, генетик CIRAD, которая координировала исследование.
Ключевой этап исследования генома
Эта эталонная последовательность является жизненно важным шагом на пути к полному секвенированию генома сахарного тростника и более эффективному анализу вариаций между различными сортами сахарного тростника. У Анжелики Д'Он был такой же опыт с геномом банана в 2012 году. По ее словам, «наличие эталонной последовательности для вида радикально меняет все геномные и более широкие генетические подходы к этому виду».
Новая эра селекции сахарного тростника
Как и все другие культивируемые растения до этого, селекция сахарного тростника теперь сможет вступить в эпоху молекулярной биологии. До сих пор из-за отсутствия эталонной последовательности программы селекции сортов сахарного тростника ограничивались гибридизацией, за которой следовали обычные, очень громоздкие полевые оценки. Теперь можно разработать методы молекулярного скрининга в дополнение к полевым испытаниям. Это большой прорыв, поскольку почти 80% мирового сахара производится из сахарного тростника. Кроме того, завод также недавно стал лидером в гонке по производству биомассы. Эти новые генетические знания послужат созданию новых сортов для более широкого круга применений.
Сахарный тростник, сложный геном
Геном сахарного тростника сложен по нескольким причинам:
- высокая полиплоидия (большое количество копий каждой категории хромосом)
- анеуплоидия (различное число копий в зависимости от категории хромосомы)
- бивидовое происхождение хромосом
- структурные различия и межвидовые хромосомные рекомбинанты.