Ученые из Сибири разработали уникальную геномную карту 500 разновидностей кукурузы
Специалисты Института цитологии и генетики СО РАН создали полноценный «банк» всех генов кукурузы, охватывающий сотни линий этого растения. В процессе исследования они проанализировали набор длинных некодирующих РНК в более чем 500 сортах культуры, сообщили в пресс-службе организации.
Ученые считают, что обнаруженные взаимосвязи будут полезны для селекции новых сортов кукурузы, обладающих высокой устойчивостью к низким температурам и засухе. Роль длинных некодирующих РНК (днРНК) в геномах живых организмов до сих пор оставалась плохо изученной, поскольку их считали неспособными к кодированию белков.
Длительное время эти молекулы воспринимались как «фоновые» или бесполезные элементы на фоне изучения РНК, отвечающих за синтез белка. Тем не менее сегодня известно, что днРНК оказывают значимое влияние на множество биологических процессов.
«ДнРНК выступают в роли своего рода «регуляторов» внутри клетки, направляя другие гены, когда им нужно активироваться или подавляться.
Мы начали их исследовать, так как появляется всё больше данных об их влиянии на ключевые процессы у растений: рост, развитие и, что особенно важно для сельского хозяйства, устойчивость к засухе, болезням и прочим стрессам», — рассказал младший научный сотрудник Сектора биоинформатики и информационных технологий в генетике ИЦиГ СО РАН Артем Пронозин. Современные научные открытия показывают, что днРНК регулируют реакции растений на холод, солевой и тепловой стресс, дефицит кислорода, а также участвуют в формировании плодов, корней и листьев, и играют роль во многих других аспектах роста и развития растений.
Поэтому детальное изучение и анализ последовательностей днРНК позволяют ученым получить важные сведения о функционировании этих молекул. Тем не менее экспериментально подтверждены функции лишь у небольшой части днРНК, в то время как для большинства их роль остаётся неизвестной.
Для решения данной задачи исследователи ИЦиГ СО РАН применили современный подход пан-транскриптома — комплексной «карты» всех РНК кукурузы, сосредоточив внимание именно на длинных некодирующих РНК, а не на обычных белок-кодирующих генах. «С помощью специально разработанной нами программы мы проанализировали разнообразие последовательностей и эволюционные закономерности днРНК у кукурузы.
Мы выделили уникальные днРНК-гены, характерные для отдельных кукурузных линий, что, вероятно, связано с адаптацией растений к специфическим условиям среды и стрессовым факторам. Полученные данные позволят совершенствовать селекцию, выявлять как кодирующие, так и некодирующие участки ДНК, ответственные за устойчивость к различным стрессам, а также способствовать выведению новых сортов, оптимально приспособленных к климатическим особенностям регионов России», — отметил Артем Пронозин.
Исследовательская работа была выполнена в рамках консорциума «Курчатовский геномный центр», главным участником которого стал ИЦиГ СО РАН в 2025 году, при поддержке гранта Российского научного фонда, проект № 23-12-00103.