Гены земляники помогут похорошеть яблокам

Расшифровкой генома маленького растения -- лесной земляники (Fragaria vesca) занимался большой международный консорциум, включающий 75 исследователей из 38 научных институтов США, Новой Зеландии, Чили, Норвегии, Испании и Франции. Руководил командой Кевин Фолта (Kevin Folta), доцент Института пищевых и сельскохозяйственных наук Университета Флориды (University of Florida's Institute of Food and Agricultural Sciences). Работа выполнялась как часть проекта BBSRC (Biotechnology and Biological Sciences Research Council), направленного на улучшение селекции культурных растений.

Лесная земляника – восьмое растение, геном которого удалось полностью прочитать. В ядерной ДНК земляники, состоящей из 240 миллионов пар оснований, ученые насчитали около 35 тысяч генов. Это больше, чем в геноме человека. Но комплексом неполноценности страдать не стоит – растения, как правило, содержат большее число генов. Для сравнения генетики использовали резуховидку Таля (Arabidopsis), рис и виноград, геномы которых уже известны. Число генов земляники меньше, чем у риса (57 тысяч), и немногим больше, чем у резуховидки и винограда. У лесной земляники семь пар хромосом. Геном культурной садовой земляники (той, что обычно называют клубникой) намного сложнее: у нее восемь наборов хромосом, общим числом 56, полученных в ходе селекции от четырех предшественников.

Геном разобрали и сложили

Чтобы прочитать земляничную ДНК, ученые разрезали ее на множество мелких фрагментов, распознали их и затем реконструировали строение целой молекулы. Они впервые поступили так с растительным геномом и убедились, что это возможно. Дело в том, что мелкие фрагменты легче прочитать, но собрать из них «паззл» сложнее, чем из крупных.

Помимо ядерного генома, биологи прочитали геном земляничного хлоропласта, содержащий 155691 пар оснований. Его гены кодируют 78 белков.

Для поиска в геноме отдельных генов и их семейств ученые использовали специальную программу (GeneMark.hmm-ES+). С ее помощью они картировали земляничные хромосомы, определив местоположение разных генов. Примерно для двух третей биологи узнали их функции. В первую очередь исследователей интересовали гены полезных для человека качеств, отвечающие за вкус, аромат, пищевую ценность, время цветения и устойчивость к болезням. Разные сорта земляники, например, устойчивые к заболеваниям, есть и сегодня. Но такие сорта, к сожалению, хуже на вкус. Задача будущей селекции – совместить полезные и вкусовые качества в одном растении. Проникновение в геном даст возможность проводить направленную селекцию, отбирая растения для скрещивания не по внешним признакам, а непосредственно по генам.

На пользу родственникам

Земляника относится к большому семейству розоцветных, в которое входят также яблоня, груша, слива, вишня, персик, малина и, естественно, роза. Со своими родственниками по семейству она разделяет 55% генов. Так что, прочитав геном земляники, генетики получили в руки инструмент для работы и с другими культурными растениями.

Статью с описанием генома лесной земляники дешифровщики опубликовали в журнале Nature Genetics