Секвенирование генома картофеля позволит клонировать полезные гены и выводить новые сорта.
Обычная картошка – самая главная незерновая культура в мире, до сих пор не была полностью прочитана генетиками, расшифровавшими геном риса и других сельхозкультур. И это тем более удивительно, что картошку уже довольно давно улучшают генным модифицированием. Но генетикам трудно работать с картофелем, потому что это тетраплоид (в клетках содержится не два, как обычно, а четыре набора хромосом). Это поддерживается из поколения в поколение, потому что картошку не сеют семенами, а размножают вегетативно – клубнями. Каждый сорт картофеля – это клон, обладающий идентичным геномом.
И вот, наконец, это произошло. Международный консорциум, секвенировавший геном картофеля ((Solanum tuberosum) (The Potato Genome Sequencing Consortium) под руководством ученых из Университета Висконсин-Мэдисон (University of Wisconsin-Madison) представил результаты в Nature. Всего в этой работе принимали участие 20 исследовательских групп из 14 стран, в том числе и российские специалисты из Центра «Биоинженерия» РАН.
Ученые прочитали последовательность нуклеотидов, составляющую около 86% всего генома картофеля, размер которого оценивается в 844 Мб (844 миллионов пар оснований). В геноме картофеля ученые насчитали 39 тысяч генов, и подробно изучили их расположение на 12 хромосомах. То есть, в дополнение к секвенированию генома, они провели цитогенетический анализ, в частности, определили богатые и бедные генами участки на хромосомах. Для каждой хромосомы теперь создана генетическая карта.
Картофель – первое растение с расшифрованным геномом из подкласса астерид (Asteridae ) – это самая большая и наиболее высокоорганизованная группа двудольных растений. У картофеля нашли 2642 гена, специфичных для астерид, и 3,4 тысячи генов, уникальных только для картофеля.
Ученых особенно интересовали гены, участвующие в формировании картофельных клубней, в накоплении в них крахмала – они насчитали таких около 15 тысяч.
Несмотря на то, что селекционеры всего мира давно работают с этой культурой, вегетативное размножение затрудняет создание новых сортов. С секверированием генома ученые получили в руки инструмент, позволяющий им прицельно работать с полезными генами картофеля, клонировать их для выведения новых сортов. Таким образом, можно работать над повышением устойчивости к болезням и над улучшением вкусовых качеств картошки.
Анализ генома позволил разобраться с причинами картофельной депрессии из-за инбридинга – сниженной приспособленности по причине снижения генетического разнообразия. Ученые выяснили, какие вредные мутации накапливаются при этом в геноме растения. Они нашли также гены, связанные с эволюцией картофеля. Статья с описанием генома картофеля опубликована в Nature.
