Геном пшеницы подарит человеку устойчивые к болезням растения и дешёвый хлеб

30.11.2012

Пшеница является одной из наиболее широко выращиваемых культур в мире (занимает третье место после кукурузы и риса), которая кормит значительную часть населения планеты. Ежегодно производится порядка 700 миллионов тонн зерна и, по некоторым данным, каждая пятая потребляемая калория в мире происходит именно из пшеницы.
 
Одной из главных задач, которая стоит перед генетиками, является получение контроля над генами этого растения. В этом случае учёные и работники сельского хозяйства получат возможность управлять свойствами получаемого продукта.
 
Международная команда исследователей сообщает в журнале Nature, что им впервые удалось сделать серьёзный шаг к расшифровке генома пшеницы, получив черновую последовательность её генетического кода.
 
Изначально на этом пути учёные столкнулись с множеством сложностей. В мире существует две основные разновидности культурной пшеницы. Твёрдая Triticum durum, которая используется для изготовления макаронных изделий, является гибридом двух диких трав и содержит наборы генов от каждого предка. Мягкая Tríticum aestívum, используемая для выпекания хлеба, имеет ещё более сложный геном. Она получена путём скрещивания твёрдой пшеницы с ещё одним дикорастущим видом. Именно на этом сорте сфокусировала свою работу группа исследователей под руководством Майкла Бивана (Michael Bevan) из британского Центра Джона Иннеса.
 
И надо сказать, что учёным пришлось нелегко. Пшеница имеет одну интересную особенность: потомки растений, использующихся при выведении нужного сорта, в своём геноме объединяют ДНК "родителей" полностью, а не соединяют их в один, как у кукурузы, например. Из-за этого генетический код мягкой пшеницы состоит из 17 миллиардов пар нуклеотидов. Это почти в пять с половиной раз больше, чем у человека. Разобраться в этом "клубке" и понять, из какого генома перешёл тот или иной ген, очень сложно.
 
Генетики использовали самые современные методы секвенирования. Они случайным образом разбивали ДНК на множество мелких фрагментов, расшифровывали их по отдельности, затем с помощью суперкомпьютера "сшивали" перекрывающиеся места. Полученные куски сравнивали с заранее расшифрованным кодом предков пшеницы и искали повторы. При этом исследователям удалось установить происхождение около 96 тысяч генов.
 
На следующем этапе Биван и его коллеги сравнили полученный код с геномами некоторых других видов культурных растений и их гибридов. Это позволило определить функции некоторых генов.
 
"Исходные данные генома — это десятки миллиардов букв, — объясняет профессор Нейл Холл (Neil Hall) из университета Ливерпуля. – Вы знаете, что это за буквы и сколько их, но чтобы понять, что написано, необходимо составить их в правильном порядке. Мы собрали много тысяч генов и составили прочную основу для дальнейшего изучения генома и поисков генетических вариаций, которые могут быть использованы селекционерами для повышения урожайности".
 
Последовательность данных была передана в Европейский нуклеотидный архив (ENA). Вся полученная информация также доступна в базах данных Великобритании (WheatBP) и Германии (MIPS Wheat Genome Database). Теперь исследовательские центры по всему миру могут пользоваться этой информации для расшифровки функций отдельных генов и поисков закономерностей, которые могли бы повлиять на свойства растения.
 
Лет через пять учёные надеются получить культурные сорта, которые могли бы противостоять засухе и наводнениям, вредителям и болезням, а также обладали бы большей питательной ценностью.
 
"Нынешнее открытие ускорит поиск нужных разновидностей пшеницы и поможет нам накормить растущее мировое сообщество", — подводит итог министр университетов и науки Великобритании Дэвид Уиллетс (David Willetts).



Вести