Надія на кращі врожаї Хліб для світу - геном пшениці, розшифрований жителями Аугсбурга
Поряд з кукурудзою та рисом пшениця є основною їжею для населення світу. Якби її можна було розвивати більш цілеспрямовано, це було б внеском у боротьбу з голодом у світі. Зараз дослідники зробили великий крок ближче до досягнення цього.
Після багатьох років міжнародних зусиль складний геном пшениці майже повністю розшифрований.
Група з понад 200 дослідників із 73 установ у 20 країнах опублікувала геном хлібної пшениці, найважливішого у світі виду пшениці, у журналі "Science".
Дослідники, які входять до складу Міжнародного консорціуму секвенування геному пшениці (IWGSC), сподіваються, що це покращить світові запаси продовольства.
Пшениця є основною їжею для понад третини світового населення і становить майже 20 відсотків калорій та білків, які люди споживають у всьому світі, пишуть дослідники. Знання геному повинно сприяти виробництву сортів, які приносять вищі та стабільніші врожаї та краще пристосовані до кліматичних змін. У додатковому дослідженні дослідники також аналізують гени, які беруть участь в алергії. Це дає надію людям з непереносимістю, наприклад, на інгредієнт глютен.
Розшифровка геному пшениці з нетерпінням чекала у всьому світі. На наступний рік його навіть не очікували, каже віце-президент Федерального науково-дослідного інституту культурних рослин Інституту Юлія Кюна Френк Ордон. Він говорив про віху. "Тепер можна швидше ідентифікувати гени, які кодують важливі для сільського господарства ознаки, і, отже, розводити їх більш конкретно. Це прискорить прогрес у розведенні". Звичайне розведення пшениці займає близько десяти років для отримання нового сорту. Тепер це можна зробити набагато швидше в поєднанні з іншими методами.
"Зараз я бачу велику проблему в тому, щоб з'ясувати, які гени та які генні мережі відповідають за які сільськогосподарські властивості", - говорить Ордон, який також є головою дослідницького комітету ініціативи з пшениці, заснованої країнами G20. "Тоді ви можете шукати варіанти генів, які є більш ефективними".
Мануель Шпаннагль з Мюнхенського центру Гельмгольца, який разом з Інститутом генетики рослин та досліджень рослинництва (ІПК) Гатерслебен відіграв провідну роль у дослідженні, підрахував, що перші успіхи у використанні геному для розведення можна очікувати приблизно через два-три роки.
Консорціум досліджував розшифровку протягом 13 років. Подібні міжнародні асоціації вже були створені для секвенування геному рису, кукурудзи та ячменю. Пшениця була останнім великим агрономічно важливим геномом рослин, який створив загадку і особливо важко був зламатися.
"Повна послідовність геному хлібної пшениці довгий час вважалася неможливою, оскільки вона надзвичайно велика і складна", - сказав Нільс Штейн з Інституту генетики рослин і досліджень рослинництва Лейбніца (IPK) Гатерслебен. Хоча геном людини містить близько 20000 генів, дослідники виявили 107891 ген у хлібі або м'якій пшениці (Triticum aestivum).
"Ми підрахували, що таким чином ми розшифрували 94 відсотки", - говорить Шпанагал. Хлібна пшениця має навіть складніший геном, ніж тверда пшениця, що використовується для виготовлення макаронних виробів (Triticum durum). "Зараз ми працюємо над макаронною пшеницею". Інші види пшениці тепер також слід детальніше вивчити. "Суть зараз полягає в тому, щоб зрозуміти природне різноманіття пшениці та зробити її придатною для використання".
Оскільки навіть сучасні технології не могли розшифрувати генетичний матеріал цілком, у розпорядженні дослідників були лише фрагменти. Щоб зрозуміти правильність складання цих часткових послідовностей, команда розробила спеціальні алгоритми. Нарешті вони змогли з’ясувати, де де гени, як вони організовані та які завдання беруть на себе окремі гени.
Дослідники також відстежили гени, які викликають непереносимість пшениці від целіакії до пекарської астми, і опублікували додаткові результати в журналі "Science Advances" паралельно до основного дослідження.
"Тепер ми здатні характеризувати алергічні гени набагато точніше і якісніше", - сказав Шпанагал. "Ми не знайшли абсолютно нових генів, які відповідають за різні непереносимості. Але нам вдалося визначити, де розташовані гени". Це означає, що нові сорти пшениці, що містять менш алергенні білки, такі як клейковина, можна швидко отримати шляхом розведення та, теоретично, також за допомогою генної інженерії.
Загалом п’ять публікацій супроводжують основну публікацію. Одне дослідження вже застосовує висновки: воно показує, наскільки сильно чи слабко працюють окремі гени в різних умовах, таких як посуха. Ці та численні інші дослідження, в яких уже використовується геномна послідовність пшениці, стали можливими, оскільки робоча версія опублікованої нині повної генної послідовності вже була доступна для подальших досліджень у січні 2017 року. (dpa)