Расшифрован геном какао: как это поможет фермерам
Консорциум ученых из академических, государственных и отраслевых организаций объявил о завершении первого чернового варианта генома какао (Theobroma cacao). Значительную часть работы по секвенированию выполнили ученые из Университета Индианы в Блумингтоне. Результаты детально описаны на официальном сайте проекта Cacao Genome Database.
Открытые данные для фермеров
Несмотря на то, что проект возглавляла и финансировала частная компания Mars Inc., одной из главных задач ученых было обеспечить открытый доступ к данным генома. Это особенно важно для фермеров и селекционеров какао в Западной Африке, Азии и Южной Америке, которые смогут использовать генетическую информацию для улучшения посадочного материала и защиты своих часто хрупких доходов.
"Когда нужно ждать три или более года, чтобы посаженное дерево дало бобы на продажу, вы хотите иметь как можно больше информации о саженцах, которые сажаете", — говорит Китэнн Мокайтис, директор по секвенированию Центра геномики и биоинформатики (CGB) и руководитель проекта в Университете Индианы.
Ученые ожидают, что эта информация положительно повлияет на некоторые из беднейших регионов мира, где выращивают тропические древесные культуры. Открытый доступ к данным генома предоставляет селекционерам, фермерам и исследователям по всему миру общий набор инструментов для борьбы с распространением болезней сельскохозяйственных культур.
Как секвенировали геном
Проект по секвенированию примерно 400 миллионов пар оснований генома какао стартовал в 2009 году. Образцы из Исследовательской станции субтропического садоводства USDA в Майами были подготовлены и секвенированы в лаборатории CGB в Блумингтоне. Дополнительное секвенирование тех же материалов провели в лабораториях Службы сельскохозяйственных исследований USDA (USDA-ARS) и Национального центра геномных ресурсов в Санта-Фе.
Сырые данные были отправлены в Институт биотехнологий HudsonAlpha для сборки генома. Группа Мокайтис также секвенировала РНК (транскрипты) из разных тканей дерева, что позволило определить, какие гены активны.
Ученый Дон Гилберт из Университета Индианы проанализировал последовательности генома и транскриптома и создал аннотации, указывающие местоположение каждого активного гена и его компонентов (экзонов и интронов).
"Окончательное количество генов все еще подсчитывается и проверяется, но в настоящее время мы оцениваем, что у растения какао около 35 000 генов", — сообщила Мокайтис.
Это типичное число генов для цветковых растений, чьи геномы секвенированы на сегодняшний день. Для сравнения: у человека примерно 30 000 генов, у риса — около 40 000.
Значение для сельского хозяйства
В отличие от кукурузы или пшеницы, которые часто выращивают на крупных промышленных фермах, какао почти исключительно выращивают на небольших фермах. Во всем мире насчитывается около 6,5 миллионов фермеров, выращивающих какао, в основном в Западной Африке, на севере Южной Америки и в Юго-Восточной Азии.
"Секвенирование генома помогает устранить большую часть догадок в традиционном выращивании сельскохозяйственных культур", — сказал Ховард-Яна Шапиро, глобальный руководитель отдела растениеводства и исследований Mars Inc. — "Какао — это то, что некоторые исследователи называют «сиротской культурой», потому что ему уделялось мало сельскохозяйственных исследований по сравнению с кукурузой, пшеницей и рисом".
Этот проект направлен на применение лучших научных достижений для поддержки недостаточно изученной культуры и населения, давая им шанс на процветание.
Мокайтис надеется, что проект окажет положительное влияние на жизнь и средства к существованию фермеров:
"Это экспортная культура, которая может сократить бедность. Я верю, что работа наших групп в конечном итоге поможет мелким фермерам оставаться в бизнесе, потому что улучшенные программы селекции, основанные на надежных данных генома, дадут им растения, естественным образом приспособленные для борьбы с болезнями и процветания в их конкретном месте. Это приведет к более устойчивым культурам и, конечно, к более стабильным поставкам шоколада для всех нас".