28 января 2021
В НЦМУ «Агротехнологии будущего» получена высококачественная сборка генома посевного гороха

В лаборатории генетики растительно-микробных взаимодействий ФГБНУ ВНИИСХМ в рамках работы НЦМУ «Агротехнологии будущего» под руководством к.б.н. Владимира Александровича Жукова получена высококачественная сборка генома гороха посевного с использованием комбинирования данных секвенирования1 второго (Illumina) и третьего поколения (Oxford Nanopore). Секвенирование по технологии Oxford Nanopore, успешно применяемое в лаборатории, позволяет получать длинные и сверхдлинные прочтения, основанные на анализе единичных молекул ДНК, что открывает ранее недоступные возможности для сборки протяжённых растительных геномов.

Созданная сборка генома гороха сорта Frisson значительно превосходит по полноте и качеству известную сборку генома гороха сорта Cameor, полученную французскими исследователями в 2019 году. Размер сборки генома гороха сорта Frisson - около 3,7 млрд. нуклеотидов, она состоит из 2 252 фрагментов длиной свыше 10 000 нуклеотидов, при этом половина всех собранных фрагментов имеет длину более 5 млн. нуклеотидов.

Полученная последовательность генома гороха необходима для успешного проведения геномного редактирования, обеспечивая, в частности, точность подбора высокоспецифичных CRISPR-праймеров2 и снижение нежелательных побочных эффектов. Знание о последовательности генома гороха сделает возможным также проведение масштабных GWAS-исследований3, в том числе направленных на поиск маркеров сельскохозяйственно-ценных признаков. Наконец, высококачественная сборка генома гороха станет основой для секвенирования серии геномов представителей рода Pisum для поиска уникальных генов (например, генов устойчивости к патогенам), отсутствующих у современных культурных сортов гороха.

На рисунке представлена работа секвенатора MinION (активные поры, в которых происходит секвенирование молекул ДНК, выделены зелёным цветом).

sec1.jpg
Скриншот, отражающий работу секвенатора MinION
(активные поры, в которых происходит секвенирование молекул ДНК, выделены зелёным цветом)


1. Секвенирование — от англ. sequence — общее название комплекса методов, которые позволяют установить последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК .

2. CRISPR — Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats — короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами — особые участки ДНК бакретий или архей (одноклеточных микроогранизмов, чья клетка не имеет ни ядра, ни каких-либо мембранных элементов, жизненно необходимых для существования клетки), в которых повторяющиеся последовательности разделены уникальными последовательностями (спейсерами). Спейсеры заимствуются клеткой от чужеродных генетических элементов, с которыми она сталкивается, и повышают ее иммунитет.

3. GWAS-исследования — Genome-Wide Association Studies — полногеномный поиск ассоциаций — направление биологических исследований, связанных с установлением взаимосвязи генетических маркеров и фенотипических признаков.