Международный коллектив генетиков впервые расшифровал и подготовил черновую версию полного генома дикого банана, что позволило им составить родословную этого фрукта и его культурных родственников, а также обнаружить три ранее неизвестных эпизода удвоения числа хромосом, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Считается, что бананы были окультурены жителями Малайского
архипелага, которые начали запасать эти фрукты в качестве пищи для
путешествий. Он представляет собой травянистое однодольное растение с
коротким стеблем и крупными листьями.
В результате продолжительной
селекции современные культурные бананы обладают двойным или тройным
набором хромосом и практически все из них потеряли способность к
размножению семенами.
Группа биологов под руководством Патрика Уинкера из
университета города Эври (Франция) расшифровала геном одного из предков
культурных сортов этого фрукта - бананов заостренных (Musa acuminata).
Люди начали выращивать этот вид примерно восемь тысяч лет назад. Он
стал, наравне с другим диким бананом - Musa balbisiana - родоначальником
современных культурных разновидностей.
Уинкер и его коллеги извлекли генетический материал из клеток молодых
листьев банана и расшифровали их при помощи нескольких методов
секвенирования. Ученые объединили результаты расшифровки ДНК при помощи
компьютера и получили черновую версию генома.
По словам биологов, полученная последовательность содержит в себе 472
миллиона нуклеотидов - "букв" ДНК, что составляет примерно 90% от
предположительной длины генома Musa acuminata.
Авторы статьи
проанализировали структуру генома и выделили более 36 тысяч генов,
кодирующих белки. В частности, ученым удалось обнаружить гены,
отвечающие за устойчивость к вредителям и грибкам.
Затем генетики сравнили виртуальную ДНК банана с геномами других
однодольных растений - финиковой пальмы, риса, сорго, некоторых злаков и
арабидопсиса. Это позволило им выделить примерно 7,6 тысячи генов,
похожих по своей структуре и функциям во всех видах однодольных.
Тем не
менее, бананы оказались очень далеки генетически от других травянистых
культур - в их геноме сохранились особые генетические метки, указывающие
на сотни миллионов лет независимой эволюции Musa acuminata.
Кроме того, ученые обнаружили три отдельных эпизода дупликации -
удвоения генетического материала, которые не были известны ранее. Первый
из них произошел примерно 110 миллионов лет назад, а два последних - 65
миллионов лет назад.
По расчетам биологов, продублированные участки
содержат до 80% от общего числа генов. Как считают Уинкер и его коллеги,
дополнительные копии генов помогли диким бананам освоить привычную для
их сегодняшних потомков среду обитания.
По словам генетиков, их выводы будут в первую очередь интересны
селекционерам, пытающимся сегодня защитить бананы от широко
распространенных грибковых болезней и вредителей, уничтожающих
значительную часть урожая. Авторы статьи полагают, что полученный ими
геном поможет разработать эффективные пестициды и фунгициды.
Напомним, в конце мая биологам впервые удалось полностью расшифровать геном томатов.