Использование технологии нанопорового секвенирования в агрономии и сельском хозяйстве

Население Земли увеличится на 30% к 2050 году, что существенно повысит спрос на сельскохозяйственные культуры.

Только 20 видов растений занимают 90% пахотных земель. Эти растения очень уязвимы к последствиям изменения климата и болезням. 21% от всех видов растений находится на грани вымирания.

Уменьшается разнообразие и количество потенциально полезных свойств растений.

Секвенирование геномов растений крайне важно для сохранения видов и попыток усовершенствования различных полезных качеств, однако, сейчас секвенировано всего 250 растительных геномов, что очень мало по сравнению с этим же показателем для бактерий (160 000 геномов).

Почему же так мало растений отсеквенировано?

Геномы растений:

• имеют большую длину
• имеют много повторяющихся элементов (напр. в кукурузе около 80% ДНК - повторы)
• полиплоидны (напр. геном клубники представлен 56 хромосомами)

Нанопоровое секвенирование позволяет решить эти проблемы

• Длинные прочтения: нанопоровое секвенирование позволяет получить риды длиной до 2 Мб, что существенно упрощает сборку растительных геномов.
• Масштабируемость: можно использовать портативный MinION в полевых условиях или высокопроизводительный PromethION для получения большого количества данных.
• Простая и быстрая пробоподготовка: используя набор для быстрой пробоподготовки, можно начать секвенировать ваш образец уже через 10 минут.
• Прямая детекция: позволяет определить модифицированные основания без применения бисульфидной конверсии.

Использование технологии ONT в России

Наши коллеги из Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства генотипируют картофель при помощи нанопорового секвенатора MinION.

Их исследования позволяют выявить образцы с маркерами устойчивости к различным болезням и вредителям и выбрать приоритетные сорта для дальнейшей селекции.

Источники

1. United Nations. 2017. Available at: https://www.un.org/ development/desa/en/news/population/worldpopulation-prospects-2017.html 
2. Finkers, R. 2018. Available at: https://nanoporetech.com/resource-centre/knowyour-onion-impact-long-reads-large-genomes 
3. Royal Botanic Gardens Kew. 2016. Available at: https://stateoftheworldsplants.com/2016/report/sotwp_2016.pdf
4. NCBI. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/browse#!/eukaryotes/ 
5. Royal Botanic Gardens Kew. 2017. Available at: https://stateoftheworldsplants.com/2017/report/SOTWP_2017.pdf 
6. Schnable, P.S. et al. 2009. Science. 326:1112–1115.