Проект MaizeCODE, инициированный профессорами Лаборатории Колд-Спринг-Харбор Робом Мартиенссеном и Томасом Джинджерасом, направлен на анализ генетической основы одомашнивания кукурузы. Ученые стремятся выявить ключевые регуляторные элементы, включая суперэнхансеры, которые сыграли важную роль в трансформации этого растения. Результаты исследования опубликованы в Nature.
![]()
Фото из открытых источников / © GigaChat
Одомашнивание кукурузы — это один из ярких примеров влияния человека на эволюцию растений. С помощью доиндустриальных методов селекции, применяемых первыми фермерами, кукуруза была преобразована из почти несъедобной культуры в один из основных источников пищи на планете.
В рамках проекта исследователи изучают генетические механизмы, которые могли повлиять на решения фермеров 9000 лет назад. Целью работы является не только лучшее понимание эволюционных процессов, но и помощь современным фермерам в адаптации кукурузы к сложным условиям выращивания. Для этого команда создала новую геномную энциклопедию.
Проект основывается на принципах работы Энциклопедии элементов ДНК (ENCODE), которая была нацелена на идентификацию функциональных элементов в человеческом геноме. Джинджерас, один из ведущих исследователей ENCODE, отмечает, что основная задача заключается в выявлении участков генома, которые кодируют информацию, необходимую клеткам для выполнения своих функций.
В ходе своего исследования ученые проанализировали регуляторные последовательности в пяти различных типах тканей трех сортов кукурузы и её предка — теобальда. Результаты показали наличие сотен тысяч регуляторных участков, известных как энхансеры, которые контролируют активность генов в растениях. Кроме того, они обнаружили несколько тысяч суперэнхансеров, каждый из которых регулирует сразу несколько генов. Эти суперэнхансеры, как выяснили исследователи, подвергались значительному отбору во время одомашнивания кукурузы.
По словам Мартиенссена, результаты исследования могут значительно расширить наши знания о процессе эволюции и помочь в разработке новых сортов кукурузы. Ученые получили грант от Национального научного фонда для разработки сельскохозяйственных культур, способных расти в условиях с высоким содержанием алюминия, что актуально для некоторых регионов Южной Америки. Используя данные MaizeCODE, исследователи намерены выявить регуляторные регионы, отвечающие за устойчивость кукурузы и сорго к алюминию.
Открытые данные проекта будут доступны биологам и селекционерам по всему миру, что позволит им улучшать свои посевы и повышать урожайность. Как отмечает Мартиенсен, «мы лишь касаемся верхушки айсберга» в изучении геномной информации кукурузы.
