Сотрудники Гербария ТГУ впервые расшифровали геном ковыля

09.08.2021 87

Ученые научно-исследовательской лаборатории «Гербарий» ТГУ в сотрудничестве с биологами Польши и Германии впервые получили полный геном ковыля – одного из часто встречающихся степных растений. Часть видов этого растения используется для восстановления почв, при этом ковыль является важным маркером изменений климата.

Статья «Первый драфтный геном ковыля с использованием SMRT-секвенирования и его значение в молекулярных исследованиях Stipa» опубликована в высокорейтинговом журнале Scientific Reports (Q1, ИФ 4,379) издательства Springer Nature.

Над статьей работала международная группа исследователей: сотрудники лаборатории «Гербарий» ТГУ Полина Гудкова и Евгений Баяхметов, Марчин Нобис из Ягеллонского университета (Польша, Краков), Цервин Гуйомар и Екатерина Шелест из Немецкого центра интегративного исследования биоразнообразия (iDiv, Германия, Лейпциг).

– В последние годы затраты на секвенирование значительно снизились, а новые технологии, такие как PacBio, стали активно применяться для полногеномных исследований многих немодельных видов растений. Получение полных или даже драфтных геномов часто является первым шагом к понимаю многих фундаментальных процессов, лежащих в основе эволюции, – рассказывает Евгений Баяхметов, научный сотрудник НИЛ «Гербарий ТГУ» и аспирант Института ботаники Ягеллонского университета.

ковыль.jpg

Фото - Пресс-служба ТГУ

Евразийское растение Stipa capillata – самый распространенный вид ковыля. Многие таксоны этого рода доминируют в степных растительных сообществах и могут использоваться для их классификации и в исследованиях, связанных с изменением климата. Более того, некоторые виды имеют экономическое значение, в основном как кормовые растения, и могут использоваться для восстановления почв. Несмотря на то, что начали появляться крупномасштабные молекулярные данные, до сих пор нет полного или драфтного (чернового) генома ни для одного вида Stipa.

– Молекулярные исследования сейчас очень важны в любой систематической работе, и в изучении ковылей мы уже более 7 лет применяем различные методы молекулярно-генетических исследований в комплексе с классическими. С переходом к более сложным технологиям и методикам возникла необходимость иметь аннотированный, или референсный геном исследуемого объекта,

– объясняет старший научный сотрудник НИЛ «Гербарий» Полина Гудкова

– Но полногеномное секвенирование – это очень дорогостоящее и трудоемкое дело. Оно было доступно только для экономически важных растений, таких как пшеница или рис. И вот два года назад нам удалось получить финансирование и сделать такое исследование.

Ученые применяли секвенирование третьего поколения PacBio, чтобы получить драфтный вариант генома размером около одного миллиарда нуклеотидов, содержащий примерно 80 тысяч генов. Кроме того, были найдены подтверждения возможной аллополиплоидной природы Stipa, рассчитаны времена дивергенции некоторых видов ковылей, продемонстрирована структурная гетероплазия хлоропластного генома, получен первый митохондриальный геном, а также представлен набор ядерных маркеров для будущих исследований.

Результатом работы исследователей также стал значительный набор генетических данных, которые могут быть использованы для филогенетического анализа, изучения явлений гибридизации и популяционных процессов как на уровне рода, так и на уровне семейства злаков.

– Два года назад нам удалось заручиться поддержкой Российского научного фонда (грант № 19-74-10067), которая позволила сделать первый шаг к более комплексному изучению рода ковылей. В настоящий момент мы имеем только предварительное представление о геноме одного вида. Цель на будущее – получить полный геном на уровне хромосом и прояснить эволюционные события в трибе Stipeae, – отмечает Евгений Баяхметов.

Стоит добавить, что биоинформатическое направление, занимающееся обработкой большого набора данных, активно развивается, появляются новые подходы в анализе полиплоидных видов. Всё это требует постоянного обучения.

– Мне повезло попасть в iDiv в Лейпциге, где я ознакомился с базовыми подходами в анализе таких данных. Уверен, что это перспективное направление, которое поможет нам в полной мере интерпретировать эволюционные закономерности и процессы в ковылях, – резюмирует Евгений Баяхметов.

 

Источник: Пресс-служба ТГУ




Назад к списку


Добавить комментарий
Прежде чем добавлять комментарий, ознакомьтесь с правилами публикации
Имя:*
E-mail:
Должность:
Организация:
Комментарий:*
Введите код, который видите на картинке:*