Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде расшифровали геном черноглазого гороха, что дает надежду на то, что он сможет прокормить растущее население Земли, особенно в связи с изменением климата.
Понимание генов, ответственных за устойчивость гороха к засухе и жаре, в конечном итоге может помочь сделать более устойчивыми и другие культуры.
Черноглазый горох - это маленькие бобы с темной средней частью. На протяжении веков они были основным продуктом питания во всем мире из-за их устойчивости к воздействию окружающей среды и исключительных питательных качеств, таких как высокое содержание белка и низкое содержание жира. В странах Африки к югу от Сахары они остаются основным источником белка в рационе человека.
Геном - это полный набор генетических кодов, определяющих такие характеристики, как цвет, рост и предрасположенность к заболеваниям. Все геномы содержат повторяющиеся последовательности ДНК, которые профессор информатики UCR и один из руководителей проекта Стефано Лонарди сравнивает с «сотнями тысяч одинаковых кусочков головоломки».
Лонарди описал процесс выяснения того, как последовательности головоломки сочетаются друг с другом, как «вычислительно сложный». Для этого команда Лонарди много раз собирала геном с помощью различных программных инструментов и параметров. Затем они создали новое программное обеспечение, способное объединить эти различные решения генома в единую полную картину.
Благодаря успеху этого проекта горох черноглазый присоединяется лишь к горстке других основных сельскохозяйственных культур, чьи геномы были полностью секвенированы. Работа команды над проектом была опубликована в июньском номере The Plant Journal, где она была представлена на обложке.
Исследования черноглазого гороха, бобового растения, также известного как вигна, начались в Калифорнийском университете в Риверсайде более 40 лет назад. Но вигна появилась в Риверсайде раньше университета примерно на 200 лет.
«Вигна поддерживает людей здесь с ранних колониальных времен», - сказал соруководитель проекта Тимоти Клоуз, профессор ботаники и растениеводства UCR. «Приятно, что мы довели это растение с такой богатой местной историей до современного уровня для научных исследований».
Это первый высококачественный эталонный геном вигны. Работа над ним началась три года назад, что стало возможным в основном благодаря гранту в размере 1,6 миллиона долларов от Национального научного фонда, или NSF. Дополнительный грант NSF в размере 500 000 долларов также поддержал вычислительные усилия.
Ключом к сложности проекта является размер исследовательской группы. Помимо Клоуза и Лонарди, в команду входили многие другие ученые UCR, в том числе Мария Муньос-Аматриан, Цихуа Лян, Стив Ванамакер, Сассум Ло, Хинд Алхаками, Рашид Оунит, Филип Робертс, Янсен Сантос, Арсенио Ндеве и Абид Мд. Хасан. Дополнительные члены команды в США прибыли из Калифорнийского университета в Дэвисе, Объединенного института генома Министерства энергетики в Калифорнии, Национального центра геномных ресурсов в Нью-Мексико и Министерства сельского хозяйства США в Айове. Члены интернациональной команды приехали из Финляндии, Франции, Бразилии и Чехии.
Как и у людей, между отдельными вигнами есть различия. Знание того, какие гены отвечают за качества особей, такие как цвет, размер или устойчивость к патогенам, поможет селекционерам вывести новые сорта, способные еще лучше противостоять внешним воздействиям.
«Наличие последовательности генома помогает ученым принимать решения о выборе родительских растений для скрещивания, чтобы получить желаемое потомство», - сказал Клоуз.
Одной из особенностей вигны, которую сейчас пытаются понять ученые, является ее замечательная способность восстанавливаться после стресса, вызванного засухой.
«Мы пытаемся выяснить, почему вигна так устойчива к суровым условиям», - сказал Клоуз.«По мере того, как мы переходим в мир, в котором для сельского хозяйства доступно меньше воды, будет важно извлечь выгоду из этой способности и расширить ее, взяв на себя инициативу вигны для улучшения других культур, уязвимых к изменению климата».