Ученые из Южного федерального университета (ЮФУ; Ростов-на-Дону), Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР; Санкт-Петербург) и Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича (Москва) провели исследование хлоропластов. Это органеллы растительных клеток, которые выполняют функцию фотосинтеза и обладают собственным набором ДНК. Такое исследование станет вкладом в понимание биологии и разнообразия растений, историю одомашнивания и эволюционных взаимоотношений. На данный момент, несмотря на хозяйственную значимость подсолнечника в России, данных о нем немного, поэтому специалисты из разных организаций объединились для решения совместной задачи.
Ученые провели секвенирование диких многолетних видов подсолнечника из мировой коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова. Нуклеотидные последовательности геномов хлоропластов этих видов, которые были установлены в ходе исследования, были впервые зарегистрированы во всемирной базе генетических данных – GenBank. Работа опубликована в журнале Gene.
“Геномные данные, полученные в ходе настоящего исследования, являются необходимым ресурсом для дальнейших филогенетических и эволюционных исследований подсолнечника,” – говорит про работу Кирилл Азарин, ведущий научный сотрудник лаборатории “Молекулярной генетики” ЮФУ, первый автор статьи.
По словам Александра Усатова, профессора Южного федерального университета, хлоропластный геном обладает низкой изменчивостью как во времени, так и у разных видов. Его часто используют для изучения эволюции и прослеживания становления видов растений. Кроме хлоропластов ДНК в растительной клетке содержится и в ядре и в митохондриях. Такие генетические системы обладают высокой значимостью для функционирования организма и для создания коммерческих гибридов подсолнечника.
Митохондриальная ДНК определяет разные типы неспособности растения продуцировать функциональную пыльцу и типы цитоплазматической мужской стерильности. В последнем случае речь о признаке, который наследуется по материнской линии. На основе неспособности растения продуцировать функциональную пыльцу получают гибриды без применения кастрации при опылении их пыльцой, которая несет гены восстановления фертильности. Это обеспечивает полноту гибридизации – объединения материнского и отцовского генетического материалов, и получение семян от гибридов, созданных на стерильной основе.
Сейчас промышленные гибриды подсолнечника создаются лишь на одном источнике цитоплазматической мужской стерильности.
«Генетическое разнообразие может восполнить исследование диких видов подсолнечника и увеличить возможные комбинации генов, которые будут способствовать повышению урожайности за счет эффекта гетерозиса и адаптации к различным условиям окружающей среды,» – отмечает Вера Гаврилова, главный научный сотрудник отдела генетических ресурсов масличных и прядильных культур ВИР им. Н.И. Вавилова.
Группа авторов продолжает совместные исследования в изучении геномов подсолнечника. Их результаты помогут подробнее изучить природу генов хозяйственно-ценных признаков и в будущем будут использованы при планировании генетических экспериментов и в селекции.
Фото на странице: Matthias Oberholzer / Фотобанк Unsplash
