Полная последовательность огромного генома пшеницы опубликована на этой неделе, и огромный набор данных ускорит инновации в селекции устойчивых и устойчивых к болезням культур, чтобы прокормить растущее население мира.
Пшеница - самая распространенная сельскохозяйственная культура на Земле. Он обеспечивает больше белка, чем мясо в рационе человека, и составляет около пятой части калорий, потребляемых людьми. Он также имеет большой и сложный геном с 16 миллиардами пар оснований - строительных блоков ДНК - что более чем в пять раз больше, чем геном человека.
Но пшеница подвержена засухе и наводнениям, и каждый год некоторые участки урожая повреждаются такими болезнями, как пшеничная ржавчина. Секвенирование его генома прокладывает путь к гораздо более быстрому производству сортов пшеницы, адаптированных к климатическим условиям, с более высокой урожайностью, улучшенными питательными свойствами и повышенной устойчивостью.
Секвенирование генома долгое время было огромной проблемой. Помимо своей огромности, он имеет три субгенома, и большая его часть состоит из повторяющихся элементов. Это означает, что обширные части генома очень похожи, если не идентичны друг другу. Это до сих пор затрудняло различение каждого субгенома и составление генома в правильном порядке.
Доклад, опубликованный в журнале Science Международным консорциумом по секвенированию генома пшеницы, написан более чем 200 учеными из 73 научно-исследовательских институтов в 20 странах, включая Центр Джона Иннеса в Великобритании. В нем подробно описывается последовательность 21 хромосомы, точное расположение 107 891 гена и более 4 миллионов молекулярных маркеров, а также информация о последовательности между генами, содержащими регуляторные элементы, влияющие на экспрессию генов.
Вторая статья, подготовленная группой из Центра Джона Иннеса, содержит аннотации и ресурсы для поддержки исследователей и селекционеров в понимании того, как гены пшеницы влияют на признаки. Это поможет вывести сорта пшеницы с более высокой урожайностью, более устойчивыми к изменениям окружающей среды и повышенной устойчивостью к болезням.
В предыдущей работе в Центре Джона Иннеса исследователи также усовершенствовали технику под названием «скоростное разведение», при которой теплицы настраиваются на сокращение циклов размножения. В сочетании с ресурсами генома, разработанными в двух новых статьях, это значительно сокращает время для проверки того, действительно ли генетические маркеры указывают на такие признаки, как засухоустойчивость, и селекционеры могут быстрее выводить новые сорта на рынок..
Кристобаль Уауи, руководитель проекта по генетике сельскохозяйственных культур в Центре Джона Иннеса, говорит: «Геномные знания о других культурах привели к прогрессу в отборе и разведении важных признаков. Работа означает, что мы можем быстрее идентифицировать гены, контролирующие интересующие нас черты. Это облегчит и сделает более эффективной селекцию по таким признакам, как засухоустойчивость или устойчивость к болезням. Там, где раньше у нас был широкий обзор и мы могли определить интересующие области, теперь мы можем увеличивать детализацию карты."
Он добавляет: «Ожидается, что к 2050 году миру потребуется на 60% больше пшеницы для удовлетворения глобального спроса. Мы находимся в лучшем положении, чем когда-либо, чтобы увеличить урожайность, вывести растения с более высоким питательным качеством и создать сорта, которые адаптированы к изменениям климата благодаря исследованиям, которые мы и международное сообщество публикуем».
Филиппа Боррилл, научный сотрудник Центра Джона Иннеса, говорит: «Годы работы, которые ушли на расшифровку генома пшеницы, - это только начало. Эти результаты способствуют дальнейшему сотрудничеству между учеными, селекционерами и фермерами для поиска и идентификации генов. повысить урожайность пшеницы устойчивым и ответственным образом, чтобы удовлетворить потребности растущего населения».
Рикардо Рамирес-Гонсалес, научный программист Центра Джона Иннеса, добавляет: «Геном - это действительно инструмент, который позволяет нам решать проблемы, связанные с продовольственной безопасностью и изменением окружающей среды. Мы считаем, что в ближайшие несколько лет мы сможем улучшить качество пшеницы так же, как рис и кукуруза были очищены после того, как их последовательности были завершены».