Кристиан Бахем

Составление карты генома картофеля

Кристиан Бахем, представитель департамента по науке о картофеле университета и научно-исследовательского центра Вагенингена в Нидерландах, является координатором исследовательской сети «Консорциум по секвенированию генома картофеля».

Почему так важно секвенировать геном картофеля?

«Культивированный картофель – это то, что мы называем высоко гетерозиготным, самонесовместимым размножителем. На практике это означает невозможность создания постоянных цепей воспроизводства, что обуславливает сложность и длительность процесса генетического развития. Согласно нашим подсчетам, более 40 тысяч ген закодированы в геноме. Проблема состоит в том, что эти гены неудобно разбиты по группам. Путем определения полной последовательности ДНК мы стремимся локализовать и установить кодировку генов, имеющих важное значение для соответствующих характеристик картофеля, например, сопротивляемости болезням, а также питательных свойств, таких как качество крахмала, содержание белка и витаминов. Секвенирование генома позволяет выделить молекулярные ориентиры, которые могут быть использованы производителями для повышения эффективности и скорости программ размножения. В долгосрочной перспективе секвенирование генома картофеля позволит понять биологические процессы, лежащие в основе сложных характеристик, таких как урожайность и качество».

Что мы знаем о геноме картофеля?

«Картофель состоит из 12 хромосом, каждая из которых содержит более 70 миллионов пар нуклеотидов, что составляет четверть человеческого генома. По нашим подсчетам, полная последовательность генома оставляет 840 Мпн [мега-пар нуклеотидов], т.е. 840 миллионов нуклеотидов, расположенных в определенном порядке и составляющих хромосомы картофеля».

Какова структура Консорциума по секвенированию генома картофеля?

«В состав Консорциума входят научно-исследовательские институты Аргентины, Бразилии, Китая, Индии, Ирландии, Нидерландов, Новой Зеландии, Польши, Перу, России, Великобритании и США, получающие поддержку государства. Каждый из них определяет последовательность как минимум треть хромосомы. Работа над каждой хромосомой поручена одному или нескольким государствам.»

Каковы Ваши подходы к секвенированию генома картофеля?

«Составление карты ДНК более 800 миллионов пар нуклеотидов представляет собой сложную техническую задачу, требующую задействования биоинформативных технологий. В лаборатории по размножению растений в Вагенинге мы используем новаторский подход к составлению карт и систематизации набора огромных слоев геномной ДНК картофеля, называемой «бактериальными искусственными хромосомами» или BACs, которые являются маленькими, управляемыми частицами полного генома, состоящими в среднем из 120 тысяч нуклеотидов. Наш метод основан, прежде всего, на создании генетической карты генома картофеля ультравысокой плотности при помощи молекулярных маркеров ДНК. Далее маркеры ДНК с известным расположением генов могут быть использованы для определения групп перекрещивающихся бактериальных искусственных хромосом с целью составления физической карты».

На какой стадии находится проект Консорциума по секвенированию генома картофеля?

«В настоящее время мы занимаемся сведением набора бактериальных искусственных хромосом картофеля в единую физическую и генетическую карту, которая позволит партнерам Консорциума определить порядок соответствующих сегментов хромосом. Большинству участников Консорциума удалось привлечь средства, необходимые для определения порядка анализируемых ими хромосом, и в большинстве своем обеспечить необходимые условия для завершения работы. Важной инициативой Консорциума является разработка системы совместного обучения с участием стран, испытывающих недостаток в специальных знаниях и технологиях. В рамках данной инициативы молодые специалисты смогут посетить нашу учебную базу, в частности участок, занимающийся вопросами биоинформатики. Соответствующие договоренности достигнуты с Китаем и Бразилией, продолжаются переговоры с другими участниками Консорциума».

Какова будет общая стоимость проекта?

«Стоимость секвенирования генома человека, достигнутого в 2003 году, составила 800 миллионов долларов США. С тех пор секвенирование стало значительно дешевле. По нашим подсчетам, секвенирование генома картофеля будет стоить около 25 миллионов евро. Возможно, такая же сумма потребуется для решения текущих проблем и обеспечения биоинформативных технологий для сбора и подготовки комментария к полученной информации. Таким образом, необходимо приложить усилия в глобальном масштабе для привлечения порядка 50 миллионов евро.»

Какова политика Консорциума по вопросу распространения информации о геноме картофеля?

«Мы проводим открытую информационную политику. Все данные будут свободно распространяться среди партнеров Консорциума и научного сообщества в целом. После прохождения контроля качества в рамках Консорциума (а этот процесс может занять до 6 месяцев), информация о секвенировании генома картофеля будет опубликована в открытых источниках в виде простых файлов о нуклиотидах.»