Новая технология секвенирования позволяет быстро найти ценные гены

В задачи селекционеров входит выведение новые или улучшенных сортов сельскохозяйственных культур, более урожайных (чтобы прокормить растущее население планеты) и устойчивых к климатическим изменениям и болезням. Для этого важно знать, где именно искать гены, отвечающие за сопротивляемость заболеваниям или, например, устойчивости к засухе.

Однако искать конкретный ген — как иголку в стоге сена, особенно если речь идет о пшенице или ячмене, двух наиболее важных сельхозкультур. Их геномы такие большие, что это скорее целый амбар, а не стог.

Доктор Бранд Вульф с коллегами из Швейцарии и Чехии успешно применили инновационные технологии, упрощающие поиск генов. Принцип работы MutChromSeq состоит в устранении той части генома, где нужный ген точно не может находиться. Он основан на поточной сортировке хромосом, при которой хромосомы маркируются флуоресцентной краской.

«Взять к примеру геном пшеничного хлеба, — объясняет доктор Вульф. — У него 21 хромосома, так что с помощью поточной сортировки мы можем отделить хромосому 1 от хромосомы 2 и от хромосомы 3 и так далее. Если мы знаем, что нужный нам ген расположен, скажем, на хромосоме 21, но не знаем точно где, то можем отсеять хромосомы с 1 по 20, чтобы сузить поиск. Гораздо быстрее, проще и дешевле секвенировать всего одну хромосому, чем 21».

Поточная сортировка в MutChromSeq сочетается с классическим мутагенезом. Семена растений с интересующими ученых свойствами подвергаются химическому анализу, который разрушает их ДНК, и мутировавшие хромосомы, потерявшие свои свойства, проявляются при сканировании. Затем цепочка мутировавших хромосом сравнивается с немутировавшими, пишет EurekAlert.

«Изучая различия в секвенировании между мутировавшими и природными хромосомами, мы можем идентифицировать гены, ничего не зная об их структуре заранее, — говорит доктор Вульф. — Если мы знаем, на какой из хромосом находится интересующий нас ген, эта технология облегчает клонирование любого вида пшеницы или ячменя, что очень выгодно для исследователей».

Технологию повышения урожайности бобовых придумали биологи Университета штата Вашингтон: растения быстрее развиваются и дают на 36% больше семян. А лидер рынка генетически модифицированных культур, компания Monsanto, получила лицензию на использование технологии CRISPR-Cas9, чтобы выводить более устойчивые и урожайные сорта.