Геном сахарного тростника

CIRAD и ее партнерам пришлось использовать хитрость для создания первой контрольной последовательности сахарного тростника. Геном этого растения настолько сложный, что обычные методы секвенирования оказались бесполезными. Это означает, что сахарный тростник был последним крупным культурным растением, чей геном, наконец, был выделен.

Выделен очень сложный геном сахарного тростника

Новый метод выделения

Команда использовала отличный подход, основанный на открытии, сделанном в CIRAD около 20 лет назад: структуры генома сахарного тростника и сорго очень похожи. Термин, используемый для этого, – «колинеарность», что означает, что существует степень параллелизма, причем многочисленные гены находятся в одинаковом порядке. Оливье Гарсмейер, исследователь CIRAD и ведущий автор исследования, таким образом, смог использовать геном сорго в качестве шаблона для сборки и отбора последовательности фрагментов хромосом сахарного тростника. «Благодаря этому новому методу, появилась эталонная последовательность, полученная для сорта из Réunion, R570, очень хорошего качества», – говорит Ангелика Д’Хонт, генетик CIRAD, которая координировала исследование.

Ключевой этап исследования генома

Эта эталонная последовательность является важнейшим шагом на пути к получению полной последовательности генома сахарного тростника и более эффективному анализу вариаций между различными вариантами сахарного тростника. У Ангелики Д’Хонт был такой же опыт с геномом бананов в 2012 году. По ее словам, «наличие ссылочной последовательности для вида радикально изменяет все геномные и более широкие генетические подходы к этому виду».

Новая эра для разведения сахарного тростника

Как и у всех других культурных растениях до этого, разведение сахарного тростника теперь сможет вступить в эпоху молекулярной биологии. До сих пор, из-за отсутствия контрольной последовательности, программы селекции сортов сахарного тростника ограничивались гибридизацией, а затем традиционными, очень тяжелыми полевыми работами. Молекулярные методы скрининга теперь могут быть разработаны для дополнения полевых испытаний. Это крупный прорыв, поскольку почти 80% мирового сахара поступает из сахарного тростника. Более того, тростник также недавно стал лидером в гонке по производству биомассы. Это новое генетическое открытие будет способствовать созданию новых сортов для более широкого круга применений.

Геном сахарного тростника сложный по нескольким причинам:

• высокая полиплоидия (большое количество копий в каждой категории хромосом)
• анеуплоидия (переменное количество копий в зависимости от категории хромосомы)
• биспецифическое происхождение хромосом
• структурные различия и межвидовые хромосомные рекомбинанты

Cirad