«Наше новое исследование устанавливает удивительное разнообразие кукурузы, даже сверх того, о чем мы уже знали», — говорит Дорин Уэр, доктор философии из Министерства сельского хозяйства США и лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) в Нью-Йорке. «Это разнообразие завораживает само по себе и в то же время имеет большое значение для сельского хозяйства». Кукуруза входит в тройку основных продуктов питания в мире; вместе с рисом и пшеницей на него приходится две трети мирового потребления продуктов питания.Уэр был частью большой многонациональной команды, которая в 2009 году собрала первую в истории последовательность из 30 000 или около того генов кукурузы на основе одного сорта под названием B73. Открытие необычайного разнообразия белков кукурузы основано на более точной технологии секвенирования «долгого чтения», предоставленной в рамках исследовательского партнерства с PacBio, компанией, занимающейся секвенированием.
Эта обновленная технология выявила не очень много ранее неизвестных генов, а, скорее, гораздо больше сообщений РНК, которые генерируются, когда гены экспрессируются, то есть активируются.Всего в исследовании было прочитано и проанализировано 111 151 транскриптов РНК из генов, экспрессируемых в шести различных тканях кукурузы.
Около 57% этих сообщений никогда не просматривались и, следовательно, никогда не были упорядочены. «Это были сообщения, которые говорили нам, что наши усилия по аннотированию и описанию эталонного генома кукурузы 2009 года были далеки от завершения», — говорит Бо Ван, доктор философии, исследователь лаборатории Уэра и первый автор статьи, в которой сообщается об этом. новое исследование.Что отличает одно растение кукурузы от любого другого, даже от особей того же сорта, так это способ экспрессии его генов в зависимости от условий как внутренних по отношению к растению, так и окружающей среды, например уровня влажности почвы. , питательные вещества или доступный свет.
Многие из 30 000 с лишним генов кукурузы могут генерировать сообщения РНК, которые можно сплайсировать, то есть редактировать, разными способами, что приводит к производству разных белков — белков с разными формами и разными функциями. Альтернативный сплайсинг РНК — это явление, которое встречается почти во всех формах многоклеточной жизни, включая человека.
Текущая работа начинает предлагать, насколько широко альтернативный сплайсинг и, следовательно, альтернативные возможности развития доступны для каждой особи кукурузы — действительно сюрприз для всех, кто считал, что аннотация генома 2009 года отражает сущность вида.Практическое значение исследования заключается в том, что «оно начинает открывать новые функциональные части, о которых мы не знали раньше», — говорит Уэр. «Получив представление о том, что это за другие части и что они делают, мы начинаем реализовывать новые способы выращивания кукурузы, адаптируя ее, например, к изменениям климата, поскольку среднегодовые температуры в зонах выращивания продолжают расти».