Новый биоинформатический инструмент уточняет карту генома гриба для исследований болезней сельхозкультур

Международная команда учёных, включая специалистов из Rothamsted Research, разработала новый метод повышения точности картирования генов у сложных организмов. Прорыв может улучшить исследования грибных болезней, поражающих такие культуры, как пшеница. Работа опубликована в журнале Molecular Plant-Microbe Interactions.

Используя продвинутый биоинформатический инструмент, исследователи провели повторную аннотацию генома Zymoseptoria tritici — основного грибного патогена, вызывающего септориоз листьев пшеницы. Это заболевание приводит к значительным потерям урожая в Европе. Результаты выявили серьёзные недостатки в предыдущих генетических анализах и дают более точную картину генетической структуры гриба.

До сих пор предсказание генов у сложных организмов оставалось сложной задачей даже при наличии больших объёмов генетических данных. Предыдущие попытки картировать гены Z. tritici давали противоречивые результаты: разные исследования идентифицировали от 10 900 до 13 200 генов, и лишь треть этих находок совпадала между наборами данных.

Чтобы решить эту проблему, команда разработала инструмент InGenAnnot, который сочетает несколько методов предсказания генов с реальными биологическими данными из последовательностей РНК гриба. Обновлённый анализ выявил 13 414 генов с высокой степенью достоверности, повысив точность предыдущих исследований и пролив новый свет на то, как гриб регулирует работу своих генов.

Команда под руководством французских учёных из INRAE сравнила четыре разных набора данных предсказания генов для одного и того же штамма Septoria, каждый из которых был независимо создан исследователями из Нидерландов, Германии, США, Австралии и Великобритании (Rothamsted Research).

Доктор Джейсон Радд, руководивший вкладом Rothamsted в исследование, заявил: «Хотя было отмечено много различий, при детальном анализе каждого гена мы смогли прийти к консенсусу относительно наиболее точной структуры каждого из них, а также выявить ранее скрытые гены и структурные варианты генов».

Это привело к созданию и публикации «золотого стандарта» — открытого общедоступного эталонного ресурса для этого важного гриба, который ускорит исследования по поиску уязвимостей патогена, которые можно использовать.

Исследование также выявило новые данные о структуре и экспрессии генов патогена, особенно в регионах, которые влияют на то, когда и как гены активируются. Это может помочь учёным лучше понять, как гриб адаптируется в пшенице к разным условиям, потенциально открывая путь к более эффективным стратегиям контроля заболеваний.

«Точное картирование генома — это решающий шаг в борьбе с грибными болезнями, которые становятся всё большей угрозой для глобальной продовольственной безопасности, — сказал доктор Радд. — Усовершенствовав методы предсказания генов, мы надеемся улучшить нашу способность отслеживать и бороться с этими патогенами до того, как они нанесут дальнейший ущерб посевам».