Чтобы защитить макаронные изделия по всему миру, ученые изучили ДНК феттучини

Геном твердой пшеницы поможет ученым сделать эту культуру более устойчивой к неблагоприятным условиям.

От кускуса до кораллини — люди во всем мире любят блюда из твердой пшеницы. Также называемая «макаронной пшеницей», это одна из самых распространенных зерновых культур. Теперь группа ученых сделала важный шаг к обеспечению дальнейшего существования твердой пшеницы — и людей, которые от нее зависят.

Сегодня исследователи опубликовали статью о секвенировании в журнале Nature Genetics . «Это действительно было результатом международного сотрудничества», — говорит Кертис Позняк, специалист по пшенице из Университета Саскачевана и один из авторов статьи. В исследовании приняли участие 68 ученых из учреждений Италии, Германии, Канады, Израиля, США, Австралии и Турции. По его словам, работа по секвенированию возникла в рамках международной рабочей группы по изучению твердой пшеницы.

Как и многие другие основные сельскохозяйственные культуры, твердая пшеница привлекает большое внимание ученых, работающих над борьбой с болезнями, которым она подвержена, повышением урожайности и повышением устойчивости растения, среди прочего. Международная группа решила, что следующим важным приоритетом должна стать разработка высококачественного эталонного генома. «Это первый случай, когда мы можем увидеть все гены в правильном порядке», — говорит Позняк.

Как и другие эталонные геномы, например, геномы хлебной пшеницы и ячменя, эталонный геном твердой пшеницы подобен чертежу. Этот чертеж облегчает ученым изучение генома реальных растений, понимание происходящих процессов и внесение изменений, будь то с помощью традиционной селекции или редактирования генов.

Эти изменения могут помочь сделать пшеницу более выносливой, вкусной и питательной, или даже помочь сохранить и поддержать желтый цвет пшеницы, который мы все ассоциируем с макаронами. Ученые могут даже добавлять некоторые элементы из геномов других сортов пшеницы, таких как хлебная пшеница и ячмень, а также их диких родственников . Это может помочь исследователям бороться с недостатком генетического разнообразия, который делает многие культуры уязвимыми к любым изменениям, будь то погода или болезни. Этот недостаток разнообразия является результатом многих поколений концентрированной сельскохозяйственной селекции на определенные признаки, игнорирующей генетическое здоровье культуры в целом. Добавляя гены диких родственников или других одомашненных сортов пшеницы, ученые могут помочь растениям стать более генетически разнообразными и, следовательно, более выносливыми.

Геном уже принес определенную пользу: международная группа исследователей использовала его для идентификации гена, связанного с поглощением кадмия, тяжелого металла, из почвы твердыми зернами пшеницы. Отбор сортов твердой пшеницы, в которых меньше копий этого гена, может помочь защитить людей от отравления тяжелыми металлами.

Но достичь этого было не так просто. Во-первых, в твердой пшенице примерно в четыре раза больше генов, чем в геноме человека, а это значит, что материала было очень много. В целом, геномы растений намного больше, чем геномы животных. В случае с пшеницей это объясняется тем, что новый генетический материал от разных диких видов несколько раз вводился в процессе одомашнивания, и каждое введение оставляло после себя часть ДНК. Кроме того, твердая пшеница является тетраплоидной, то есть она имеет четыре набора хромосом, несущих генетическую информацию, а не два набора, как у человека и большинства животных.

И это еще не все, говорит Позняк: у твердой пшеницы есть два тесно связанных субгенома. Поскольку генетическое секвенирование основано на разбиении генома на мелкие фрагменты, секвенировании каждого из них и их последующем объединении, определить, к какому субгеному принадлежит каждый фрагмент, было непросто. Представьте себе, что вы пытаетесь собрать две очень похожие головоломки, детали которых перемешаны. Чтобы еще больше усложнить ситуацию, геном твердой пшеницы также содержит много повторяющейся ДНК — последовательностей, которые встречаются снова и снова. Эта ДНК «выглядит почти идентично по всему геному», — говорит Позняк, — но все последовательности немного отличаются и находятся в разных местах.

Секвенированные геномные наборы данных находятся в свободном доступе в интернете и доступны любому желающему. Это важно, говорит Карим Аммар из Международного центра по улучшению кукурузы и пшеницы (CIMMYT) , который не принимал участия в проекте.

Аммар и его коллеги уже использовали эталонный геном в своей работе по созданию более устойчивых к болезням сортов твердой пшеницы. Он говорит, что следующим шагом будет секвенирование нескольких различных сортов твердой пшеницы, что значительно ускорится благодаря эталонному геному, и позволит начать сравнение свойств каждого из них. В науке о пшенице, как и во многих других областях жизни, чем больше знаешь, тем лучше.

Kat Eschner “To protect the world’s pasta, scientists peered inside fettuccine’s DNA”

Перевод статьи «To protect the world’s pasta, scientists peered inside fettuccine’s DNA» автора Kat Eschner, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык