Расшифрован самый длинный геном — он содержит 22,18 миллиарда пар оснований, что в 7 раз больше, чем у человека

 

 

Внушительная последовательность генов ладанной сосны (Pinus taeda) была расшифрована интернациональной исследовательской группой, возглавляемой учеными из Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis). Эта сосна является одним из наиболее коммерчески важных видов деревьев в США и источником сырья для американской бумажной промышленности.

Ее геном — крупнейшая последовательность и наиболее полный из расшифрованных на сегодняшний день геномов хвойных деревьев. Он содержит 22,18 миллиарда пар оснований, что в 7 раз больше, чем у человека. Секвенирование, правда, было проведено с помощью быстрого и эффективного аналитического метода, сообщает М. Паймакова (www.vesti.ru). Статьи, освещающие основные результаты работы, опубликованы в Genetics и Genome Biology.

Расшифрованная последовательность генов поможет ученым получить улучшенные сорта ладанной сосны, которые создаются для использования в качестве сырья для биотоплива. Также секвенирование генома поможет в понимании эволюции и биоразнообразия растений.

«Этот геном огромен, — говорит Дэвид Нил (David Neale), ботаник из Калифорнийского университета в Дэвисе, возглавивший исследование. — Однако задача не только в том, чтобы получить все данные о последовательностях. Необходимо еще верно собрать их, привести последовательность в порядок».

Огромные размеры генома ладанной сосны до недавнего времени были препятствием для секвенирования. Однако теперь исследовательская группа использовала новый метод, который может ускорить сборку генома, сжимая необработанные данные о последовательности в сотню раз.

Современные методы секвенирования генома позволяют относительно легко читать отдельные «буквы» ДНК, но лишь в коротких фрагментах. В случае ладанной сосны нужно было сопоставить друг с другом 16 миллиардов отдельных фрагментов — настоящая вычислительная головоломка.

«Мы смогли собрать геном человека и это казалось пределом наших возможностей, — рассказывает Стивен Зальцберг (Steven Salzberg), профессор медицины и биостатистики из Университета Джона Хопкинса. — Этот геном оказался в семь раз больше».

Для столь трудоемкой задачи было решено использовать новый метод, разработанный специалистами из Университета штата Мэриленд (University of Maryland), в котором данные последовательности предварительно обрабатываются, что устраняет избыточность и дает в 100 раз меньше данных. Этот подход был испытан в данном исследовании впервые и позволил команде собрать гораздо более полную последовательность, нежели это удавалось другим исследовательским группам с другими хвойными породами.

«Размер участков последовательности, расшифрованных нами, на порядки больше, чем те, что были изучены когда-либо ранее», – сказал Нил, отметив при этом, что расшифрованный геном ладанной сосны значительно упростит работу грядущих проектов по расшифровке геномов хвойных.

Вся информация о ДНК ладанной сосны, полученная с начала проекта (с июня 2012 года), выкладывалась в открытый доступ, принося пользу научно-исследовательскому сообществу еще до завершения и публикации результатов.

Секвенирование подтвердило, что 82% генома ладанной сосны составляют дублированные элементы ДНК и другие повторяющиеся фрагменты (у человека — всего 25%). Также ученым удалось выявить расположение и функции некоторых генов, например, тех, что могут быть вовлечены в борьбу с патогенами. Эта информация поможет изучить устойчивость растения к болезням.

Исследователи из лесной службы Южного института лесной генетики (Southern Institute for Forest Genetics) определили важный ген, обеспечивающий сопротивление фузиформной ржавчине — самой вредоносной болезни южных сосен. Молекулярное понимание генетической устойчивости — ценный инструмент для землепользователей, позволяющий выбирать те сосновые сеянцы, что будут развиваться в здоровые насаждения.

Как отмечают авторы работы, теперь, когда открыты ее генетические тайны, ладанная сосна стала еще более значимым для науки растением. С ее помощью ученые надеются создать новые источники биомассы, а также разработать способы повышения поглощения растениями углекислого газа и, как следствие, смягчения последствий климатических изменений.

 

На заставке фото с сайта www.creationwiki.org