Анализ сложных геномов растений с помощью новейших методов секвенирования ДНК следующего поколения
Последние 5 лет ознаменовались значительным прогрессом в технологиях секвенирования ДНК. Теперь можно проанализировать миллионы фрагментов ДНК за один раз и с гораздо меньшими затратами. Эти методы "следующего поколения" (NGS) открывают новые возможности для изучения любых растений.
Ричард Кронн и его коллеги опубликовали обзор новых стратегий "целевого обогащения" (targeted enrichment), которые позволяют получать специфические последовательности ДНК из сложных геномов растений. Эти методы помогают преодолеть уникальные сложности растительных геномов.
Сложность растительных геномов:
- Размер: Геном человека (3.2 миллиарда нуклеотидов) во много раз меньше геномов многих растений, например, сосны или секвойи (которые в 10 раз больше).
- Количество генов: У человека около 22 000 генов — столько же, сколько у мхов, и меньше половины от количества генов у люцерны или яблони.
- Дополнительный геном: Растения имеют дополнительный геном внутри хлоропластов, кодирующий гены для фотосинтеза.
Прямое полногеномное секвенирование для многих растений остается сложной задачей. Методы целевого обогащения позволяют ученым снизить сложность и сфокусироваться на конкретных генах или уникальных областях.
Основные методы обогащения:
Обогащение на основе ПЦР (PCR-based): Экономически эффективно для небольших геномных мишеней (≤ 50 000 нуклеотидов).
Обогащение на основе гибридизации (Hybridization-based): Наиболее эффективно для крупных геномных мишеней.
Обогащение на основе рестрикционных ферментов (Restriction enzyme-based).
Обогащение экспрессируемых последовательностей генов (Transcriptome-based): Также эффективно для крупных мишеней.
Авторы исследуют преимущества и недостатки каждого метода, дают рекомендации по их оптимальному использованию и предоставляют открытые электронные приложения с примерами протоколов и оценками затрат.
Использование этих методов ускорит открытия во всех аспектах биологии растений — от производства сельскохозяйственных культур и здоровья экосистем до понимания растительного разнообразия в настоящем и эволюционном прошлом.