Группа исследователей лаборатории лесной геномики научно-образовательного центра геномных исследований Сибирского федерального университета провела секвенирование, сборку и аннотацию ядерного, митохондриального и хлоропластного геномов сибирской лиственницы — одного из важнейших представителей бореальных хвойных лесов, имеющего важное экономическое и экологическое значение.
Это крупный результат красноярских учёных, достигнутый в рамках мегагранта «Геномные исследования основных бореальных лесообразующих хвойных видов и их наиболее опасных патогенов в Российской Федерации». Ядерные геномы хвойных имеют громадный размер, в 4–9 раз превыщающий геном человека и состоящий на 70–80 % из высокоповторяющихся элементов. Это в значительной степени затрудняет их анализ, и в мире существуют только две команды учёных, сумевших расшифровать геном хвойного дерева.
Секвенирование
полных геномов важных биологических видов, для которых ещё не
опубликован референсный (эталонный) геном, несмотря на быстрое развитие
технологий и их большую доступность, остаётся очень дорогостоящим и
трудоёмким. Для проведения таких исследований требуется новейшее
специализированное оборудование и реактивы для него, специалисты высокой
квалификации как для работы непосредственно с биологическим материалом
(лабораторный этап), так и для обработки огромного объёма данных
(биоинформатический этап). Проведение подобных исследований для геномов
сибирских хвойных стало возможным благодаря полученному в 2014 году
мегагранту.
«Сборка геномов хвойных деревьев является сложной задачей, требующей в каждом отдельном случае специально разработанных подходов, как при постановке эксперимента, так и при проведении вычислений. Геном лиственницы состоит из 12 млрд нуклеотидных оснований, что в 4 раза больше генома человека. Большой объём генома и, как следствие, большой объём входных данных, требуемый для получения качественной сборки, становится проблемой для большинства современных программ сборщиков генома (ассемблеров). Нам удалось разработать и реализовать уникальную методику поэтапной сборки генома „по частям“, которая позволяет обойти ограничения современных ассемблеров и получить надёжную сборку генома сибирской лиственницы, соответствующую исходному биологическому материалу. Наша методика позволяет осуществлять относительно быструю сборку очень больших геномов на сравнительно небольших объёмах вычислительных ресурсов», — сообщил заведующий кафедрой высокопроизводительных вычислений ИКИТ, канд. техн. наук Дмитрий Кузьмин, первый автор статьи.
Другой важный
результат — расшифровка хлоропластного генома лиственницы сибирской, его
сравнение с хлоропластными геномами других хвойных и обнаружение
однонуклеотидных полиморфизмов. Ранее результаты этого исследования
опубликованы в статье «Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) chloroplast genome and development of polymorphic chloroplast markers».
Под его руководством осуществлялись все этапы данного исследования.
Добавим,
столь крупный результат красноярским учёным удалось достигнуть
благодаря правительственному мегагранту «Геномные исследования основных
бореальных лесообразующих хвойных видов и их наиболее опасных патогенов в
Российской Федерации». Результаты исследований опубликованы
в авторитетном журнале BMC Bioinformatics в статье «Stepwise large
genome assembly approach: a case of Siberian larch (Larix sibirica
Ledeb)». Статья открывает цикл материалов, посвящённых полногеномным
исследованиям основных российских хвойных видов.
Источник: Официальный сайт СФУ