Впервые в мире, исследователи нанесли на карту геном поразительного кустарника Телопея прекрасная (лат. Telopea speciosissima), наиболее широко известного вида из рода - Телопея. Известен своими большими тёмно-красными соцветиями, составленными из сотен отдельных цветков.
Этот культовый цветок имеет культурное, коммерческое и экологическое значение — он наиболее известен как телопея Нового Южного Уэльса, будучи эндемиком этого региона и является официальной цветочной эмблемой штата — но до сих пор никто не собирал его эталонный геном.
Это означает, что ученые еще не составляли карту полного набора генетических инструкций, содержащих всю информацию для построения организма. По сути, картирование генома используется для идентификации и регистрации расположения различных генов и расстояний между ними на хромосоме. Точно так же, как карта поезда показывает различные остановки, чтобы помочь вам ориентироваться в городе, карта генома помогает ученым ориентироваться в геноме.
Обычно генетические исследования сосредоточены на видах, имеющих сельскохозяйственное значение (хотя недавно ученые составили карту генома вымершего, но воскресшего растения).
Стефани Чен в лаборатории Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее. Фото: UNSW Sydney.
Но ведущий исследователь нового исследования Стефани Чен говорит, что картирование геномов не только дает нам лучшее понимание мира природы, но и помогает усилиям по сохранению.
«Понимание генетического строения телопеи даст нам лучшее представление об ее эволюции и адаптации к окружающей среде, что в конечном итоге поможет нам лучше ее сохранить, а также даст информацию для усилий по разведению», — объясняет Чен, которая является кандидатом наук в Австралийском институте ботанических наук и Университете Нового Южного Уэльса в Сиднее.
Но собрать воедино геном телопеи было непростой задачей. Во-первых, команда должна была взять образцы листьев «эталонного субъекта»; они выбрали растение на земле, принадлежащей Ботаническому саду Голубых гор на горе Тома.
Но первоначальный образец брали перед пожарами «Черного лета» 2019–2020 годов — и они не рассчитывали, что растение сгорит.
«Это было что-то вроде гаечного ключа в работе, но мы ждали, пока оно возродится, и нам повезло, что это произошло», — говорит Чен. «Телопеи могут регенерироваться из своих лигнотуберов, и огонь играет важную роль в их жизненном цикле».
Они взяли необходимые дополнительные образцы, а затем приступили к картированию генома.
Чен говорит, что это было похоже на сборку пазла, но в сложном режиме, потому что команда не могла видеть картинку на коробке.
Исследователи из Австралийского института ботанических наук в полевых условиях с образцом телопеи в Ботаническом саду Голубых гор. Фото: Australian Institute of Botanical Science.
«Представьте, что вы собираете пазл, состоящий из миллиардов и миллиардов кусочков», — говорит она. «С помощью трех различных технологий секвенирования мы смогли связать вместе все фрагменты ДНК, в конечном итоге раскрыв головоломку».
Соавтор Ричард Эдвардс, эксперт в области геномики и биоинформатики Университета Нового Южного Уэльса, говорит, что это новое исследование позволит ученым понять эволюцию на совершенно ином уровне.
«Сложные организмы, такие как растения и животные, упаковывают свою ДНК в несколько хромосом», — объясняет он. «Мы не только секвенировали геном, но и смогли реконструировать большую часть одиннадцати хромосом телопеи».
«Это немного похоже на решение одиннадцати пазлов одновременно, когда все части могут принадлежать любой картинке».
Телопея прекрасная - кустарник до 3—4 метров высотой с одним или несколькими стеблями. Коммерчески выращиваемый в нескольких странах в качестве срезанного цветка, он также выращивается в домашних садах. Доступен ряд сортов с различными оттенками красных, розовых и даже белых цветов. Садоводы также разработали гибриды с T. oreades и T. mongaensis, которые более устойчивы к холоду, тени и более тяжелым почвам. Фото: Wikimedia Commons.
Другой соавтор, биолог-эволюционист и специалист в вычислительной биологии, Джейсон Брэгг, говорит, что картирование генома телопеи также поможет нам управлять другой австралийской флорой.
«Мы используем генетику для изучения популяций многих видов», — говорит он. «Это помогает нам понять, как сохранить виды растений, находящиеся под угрозой исчезновения, и как восстановить широко распространенные популяции растений».
«Когда у нас есть эталонный геном, у нас появляется возможность попытаться посмотреть дальше и узнать что-то новое. Надеюсь, разработка этого удивительного ресурса для этого прекрасного и потрясающего вида даст нам возможность информационным пособием для решений, которые мы принимаем для других видов, потому что он становится моделью».
Исследование опубликовано в журнале Molecular Ecology Resources.
Источник: Cosmos
