Атлас генов какао поможет селекционерам создать устойчивые сорта шоколадного дерева

Какао (шоколадное дерево) — одна из важнейших экономических культур в мире, приносящая сотни миллиардов долларов ежегодно. Однако урожаи страдают от вредителей и болезней, потери могут достигать 30–40% от мирового производства.

Исследователи из Университета Пенсильвании создали генетический ресурс — Атлас генов какао (Cacao Gene Atlas), чтобы помочь селекционерам выводить устойчивые сорта для выращивания в бассейне Амазонки и других тропических регионах.

Что такое Атлас генов какао?

Это огромный скомпилированный набор данных из реплицированных транскриптомов, начатый в 2016 году. Транскриптомы — это кодирующая белки часть генома, анализ которой показывает, где и когда включается или выключается каждый ген в клетках и тканях.

• Объём данных: 11,2 миллиона точек данных об экспрессии генов.
• Доступ: Ресурс находится в свободном доступе для всех исследователей.
• Цель: Ускорить селекцию для создания высокоурожайных элитных сортов какао.

Как это работает?

Учёные могут использовать атлас для моделирования того, как «отключение» или усиление определённого гена повлияет на растение. Это позволяет проверять гипотезы без затрат времени и средств на выращивание растений.

«За секунды атлас может отобразить паттерны экспрессии любого гена какао на протяжении всего жизненного цикла растения. Это поможет в поиске генов важных признаков и ускорит селекцию новых сортов в будущем», — пояснил руководитель проекта Марк Гуитинан.

Научная база

Для создания атласа команда извлекла РНК и секвенировала транскриптомы из 123 различных тканей и стадий развития, представляющих основные органы и этапы жизненного цикла какао. Также были проведены эксперименты для измерения экспрессии генов в тканях, реагирующих на биотические и абиотические стрессы.

Значение проекта

Какао часто называют «сиротской культурой», поскольку для него, в отличие от кукурузы или риса, было доступно меньше генетических ресурсов. Этот атлас меняет ситуацию, предоставляя инструмент учёным по всему миру, в том числе тем, у кого ограничены финансы или лабораторные возможности.

Все исходные данные секвенирования, матрицы экспрессии генов, скрипты и другие детали, использованные для создания атласа, также находятся в свободном доступе онлайн. Для удобства исследователи разработали браузер экспрессии генов с графическим интерфейсом.