Расшифровка генома пшеницы внесет вклад в глобальную продовольственную безопасность


Международный консорциум по секвенированию генома пшеницы (IWGSC), участником которого является ФИЦ Биотехнологии РАН, опубликовал сегодня, 17 августа 2018, в ведущем международном научном журнале Science результаты проекта по секвенированию генома пшеницы, важнейшей зерновой культуры в мире. Эта работа проложит путь для создания новых сортов пшеницы, лучше адаптированных к неблагоприятным климатическим условиям, с более высокими урожаями, улучшенными питательными свойствами и устойчивостью к болезням.

Опубликованная статья, авторами которой являются более 200 ученых из 73 научно-исследовательских институтов в 20 странах, представляет референсный геном пшеницы сорта Chinese Spring. Последовательность ДНК, представленная в виде 21-ой хромосомы, является наиболее полным и качественно собранным геномом пшеницы на сегодняшний день. Это результат 13 лет совместных международных исследований. В проекте приняли участие три научно-исследовательские организации России — ФИЦ Биотехнологии РАН, Институт цитологии и генетики СО РАН и Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, на протяжении последних 5 лет выполнявшие работы по секвенированию и сборке последовательности хромосомы 5BS. В составе авторского коллектива 6 сотрудников нашего Центра — Н.В. Равин, А.В. Белецкий, В.В. Кадников, А.Л. Ракитин, А.В. Марданов и К.Г. Скрябин.

Будучи ключевой сельскохозяйственной культурой, обеспечивающей глобальную продовольственную безопасность, пшеница является основным продуктом питания более трети населения мира и обеспечивает почти 20% от общего количества белка, потребляемого людьми во всем мире, больше, чем любой другой источник пищи. Она также служит важным источником витаминов и минералов. Для удовлетворения потребностей населения Земли, численность которого к 2050 г достигнет 9,6 млрд. человек, производство пшеницы должно ежегодно увеличиваться на 1,6 процента. Чтобы сохранить биоразнообразие, водные и земельные ресурсы планеты большая часть этого роста должна быть достигнута за счет повышения урожайности и качества продукции без увеличения посевных площадей.

Определение эталонной последовательности генома пшеницы предоставляет новые возможности селекционерам. Они смогут быстрее идентифицировать гены и регуляторные элементы, лежащие в основе сложных агрономических признаков, таких как урожайность, качество зерна, устойчивость к заболеваниям и толерантность к абиотическим стрессам. Ожидается, что наличие высококачественной эталонной последовательности генома ускорит селекцию пшеницы в течение следующих десятилетий, как это произошло с кукурузой и рисом после расшифровки их геномов.

Расшифровка генома пшеницы долго считалась невыполнимой задачей, из-за его огромных размеров, в пять раз больше человеческого генома, и сложности — пшеница имеет три субгенома и более 85% всего генома состоит из повторяющихся элементов.

Международный консорциум достиг этого результата, используя классические методы физического картирования и новейшие технологии секвенирования ДНК; просеквенированные последовательности были собраны и упорядочены вдоль 21 хромосомы с использованием высокоэффективных алгоритмов, а гены были идентифицированы с помощью специализированных программ.

Статья под названием «Shifting the limits in wheat research and breeding using a fully annotated reference genome» опубликована в номере 361(6403) журнала Science.

Статья «Геном пшеницы почти полностью расшифровали» о данном исследовании на Indicator.Ru