Российские ученые получили высококачественный геном льна
Научный коллектив Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта (ИМБ) РАН совместно с исследователями из Федерального научного центра лубяных культур и Московского физико-технического института (МФТИ) разработал протокол выделения ДНК льна, включающий стадию изоляции клеточных ядер, который позволяет получить чистую высокомолекулярную ДНК. Используя созданный протокол, удалось даже с одного растения выделить достаточное количество ДНК для достижения большого выхода длинных чтений на платформе Oxford Nanopore Technologies (ONT), которая крайне чувствительна к качеству материала. Из полученных данных ученые собрали геном льна высокой протяженности и полноты.
Сегодня лен (Linum usitatissimum L.) широко используется в различных областях и становится все более востребованным. Льняное семя богато лигнанами, омега-3 и клетчаткой, что делает его полезной пищевой добавкой, а также сырьем для фармацевтической и косметологической промышленности. При производстве эмалей и лакокрасочных материалов масло льна используется для увеличения стойкости материала.
Льняное волокно применяется для создания одежды, бумаги, медицинских изделий, утеплителей, порохов и композитных материалов. Каждое из этих применений требует возделывания сортов льна с определенным набором характеристик. Для получения растений с конкретными признаками используют селекцию, при этом знание генетических основ, детерминирующих эти признаки, позволяет значительно повысить эффективность создания специализированных сортов.
Доступная высококачественная сборка генома растения — это необходимый инструмент для изучения ценных признаков сельскохозяйственных культур. Получение генома из материала с одного растения делает возможным совместный анализ генотипа и фенотипа. К сожалению, универсального подхода к построению качественной сборки генома не существует. Конечный результат зависит от самой структуры генома, выбранной платформы, объема и качества данных секвенирования.
В ходе исследования семена льна линии 3896 проращивали в чашках Петри, после чего высаживали в горшки с почвой. Когда растение достигало возраста в три-четыре недели, его частично накрывали темной тканью, защищающей от света, и растили еще одну неделю. Такая процедура позволяет уменьшить количество метаболитов в клетках растений для выделения более чистой ДНК. После роста в темноте проводили сбор листьев и немедленную их заморозку в жидком азоте. Собранный материал хранили при –70 °С до момента выделения клеточных ядер с последующей изоляцией ДНК.
«Нами разработан протокол изоляции ядер льна с последующим выделением ДНК, позволяющий из 0,5 г листьев выделить около 5 мкг чистой высокомолекулярной ДНК. Такой объем материала можно собрать даже с одного растения и получить более 30 млрд нуклеотидов длинными чтениями ONT», — рассказала Екатерина Дворянинова, сотрудник лаборатории сравнительной геномики и транскриптомики ИМБ РАН, аспирант МФТИ.
Для секвенирования использовали платформу третьего поколения ONT, позволяющую получать чтения длиной до миллионов нуклеотидов, что крайне важно для сборки протяженных геномов. Так как приложения для сборки геномов разрабатываются на основе разных алгоритмов, результат их работы зависит от качества и количества полученных данных секвенирования, а также от структуры самого генома.
Елизавета Сигова, старший лаборант лаборатории сравнительной геномики и транскриптомики ИМБ РАН, студент МФТИ, добавила: «На основе полученных данных секвенирования мы провели сравнительный анализ результатов работы различных геномных сборщиков и выбрали наиболее полную и протяженную сборку генома льна линии 3896».
Для выбора наиболее подходящего метода сборки тестировали восемь востребованных приложений-сборщиков. Качество сборок ученые оценивали с точки зрения полноты и непрерывности — оптимальная сборка генома должна быть полной, то есть содержать все обязательные консервативные участки, и протяженной, то есть состоять из как можно меньшего количества частей. Далее применялась так называемая процедура «полировки», которая используется для повышения точности полученной геномной сборки. Для выбора оптимальной схемы «полировки» также проводился сравнительный анализ востребованных на сегодняшний день приложений. В результате разработан алгоритм создания высококачественной сборки генома льна: от выращивания растений до биоинформатической обработки данных секвенирования.
«В нашем исследовании подчеркивается влияние выбранной стратегии построения генома на полученные параметры сборки и ее пригодность для будущих молекулярно-генетических исследований», — резюмирует Алексей Дмитриев, руководитель лаборатории сравнительной геномики и транскриптомики ИМБ РАН.
Геномы представителей одного и того же вида растений могут значительно отличаться друг от друга. Высококачественные геномные сборки позволяют выявить такие различия и перейти на ступень пангенома — совокупности нуклеотидных последовательностей всех представителей вида, что выводит исследования этого вида на новый уровень. Разработанный учеными алгоритм получения высококачественного генома льна необходим для создания пангенома этой культуры и будет способствовать селекции сортов с заданным комплексом характеристик и еще более широкому использованию этого ценного растения. Результаты исследования опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно