Ученые расшифровали геном пшеницы - пока вчерне
12 декабря 2012 г.
Пшеница относится к важнейшим сельскохозяйственным зерновым культурам и занимает по посевной площади первое место в мире, намного опережая и рис, и кукурузу. Понятно, что по этой причине она привлекает повышенное внимание селекционеров, а значит, и генетиков. Однако если геномы риса и кукурузы уже давно расшифрованы, то в отношении генома пшеницы ученые долгое время даже не были уверены, что его вообще удастся секвенировать в более или менее обозримом будущем.
Профессор Майкл Беван (Michael Bevan), директор Центра Джона Иннеса в Норидже, ведущего британского научного учреждения в области биологии растений, микробиологии и биохимии, поясняет: "У пшеницы самый большой и сложный геном из всех, какие ученые до сих пор пытались расшифровать. Он в четыре с лишним раза больше человеческого. Кроме того, он является, по сути дела, комбинацией из трех независимых геномов, каждый из которых происходит от одного из диких предков нынешней пшеницы. То есть в геноме культурной пшеницы каждый ген представлен сразу тремя очень похожими, но не идентичными вариантами".
Куда человеку до пшеницы!
Несмотря на эти сложности, международная группа генетиков, в которую вошел и профессор Беван, все же взялась за расшифровку генома пшеницы. На сегодня исследователи уже секвенировали 95 процентов ДНК растения. В авторитетном британском научном журнале Nature они опубликовали теперь результаты своих усилий по анализу полученных данных. "Наш анализ еще далеко не завершен, - признает профессор Беван. - Речь идет пока о черновом варианте генетического кода, набор данных фрагментарен и состоит из отдельных участков. В то же время мы смогли идентифицировать практически все гены пшеницы. Теперь мы выкладываем эту информацию в общедоступной базе данных по злакам".
Оказалось, в частности, что геном пшеницы состоит примерно из 17 миллиардов пар нуклеотидных оснований и содержит от 94 до 96 тысяч генов. Причем две трети этих генов ученые смогли с достаточно высокой надежностью отнести к тому или иному из трех отдельных геномов, образующих полный генетический код пшеницы. Примечательно, что эти результаты удалось получить всего за один год, в то время как над расшифровкой генома человека ученые напряженно трудилась 15 лет. Специально для реализации данного проекта в Институте биоинформатики при Научно-исследовательском центре имени Гельмгольца в Мюнхене были разработаны новые приемы анализа данных секвенирования особо сложных геномов.
Клаус Майер (Klaus Mayer), глава рабочей группы института, считает, что за последние два-три года произошли революционные изменения в технике секвенирования, так что сегодня, используя относительно скромные средства, можно получать весьма значительные массивы данных. "А мы за последние годы очень неплохо научились такие данные сортировать и расшифровывать", - подчеркивает он.
Новые персективы в селекции
Для селекционеров расшифровка генетического кода пшеницы представляет огромный интерес. Профессор Питер Лангридж (Peter Langridge), глава Австралийского центра функциональной геномики растений при университете Аделаиды, сам в проекте участия не принимавший, оценивает работу весьма высоко: "Это очень интересно. Благодаря полученным данным находить и изолировать отдельные гены пшеницы станет гораздо проще".
А знания о месторасположении и функции того или иного гена позволят быстрее и эффективнее выводить сорта с нужными свойствами. По крайней мере, селекционерам, работающим с рисом, удалось благодаря расшифровке его генома добиться за последние годы весьма впечатляющих успехов в выведении новых сортов. С пшеницей же многие селекционеры предпочитали вообще не иметь дела. Теперь ситуация улучшится, полагает профессор Лангридж: "Это открывает новые перспективы. Возможно, пшеница именно благодаря своему большому и сложному геному и получила столь широкое распространение по всему миру. Такой геном позволяет этой культуре лучше адаптироваться к разным климатическим условиям, чем любому другому злаку".
Именно благодаря этому значение пшеницы в ситуации глобальных изменений климата будет, судя по всему, быстро расти. А детальное знание генетического кода позволит вывести оптимальные сорта. Поэтому уже к 2016 году нынешний черновой вариант этого кода должен уступить место беловику.