Сибирские ученые создали "генетическую карту" 500 сортов кукурузы

В частности, специалисты Института цитологии и генетики СО РАН сделали значительный прорыв, создав полную "библиотеку" генов кукурузы, охватывающую сотни различных линий этой важной сельскохозяйственной культуры. Их работа включала детальное изучение набора длинных некодирующих РНК (днРНК) у более чем пятисот сортов кукурузы, что было официально подтверждено пресс-службой института.

Длинные некодирующие РНК долгое время оставались загадкой для ученых, поскольку изначально считалось, что они не участвуют в кодировании белков и, следовательно, не выполняют значимых функций. Ранее эти молекулы воспринимались как биологический "шум", отвлекающий внимание от изучения РНК, непосредственно связанных с синтезом белков. Однако современные исследования показывают, что днРНК играют ключевую роль в регуляции генетической активности и многих жизненно важных процессов, включая адаптацию растений к стрессовым условиям окружающей среды.

Выявленные связи между днРНК и устойчивостью к неблагоприятным факторам, таким как холод и засуха, имеют огромное значение для селекции новых сортов кукурузы. Благодаря этим открытиям селекционеры смогут создавать более выносливые и продуктивные растения, что особенно актуально в условиях изменения климата и необходимости обеспечения продовольственной безопасности. Таким образом, результаты работы ИЦиГ СО РАН не только расширяют фундаментальные знания о геномах растений, но и открывают практические возможности для улучшения агротехнологий в будущем.

Современные исследования в области молекулярной биологии раскрывают всё новые аспекты регуляции генетической активности в растениях, что имеет огромное значение для сельского хозяйства и биотехнологий. Одним из ключевых элементов этой регуляции являются днРНК — молекулы, которые выполняют роль «регуляторов» внутри клеток. Как пояснил младший научный сотрудник Сектора биоинформатики и информационных технологий в генетике ИЦиГ СО РАН Артем Пронозин, днРНК направляют другие гены, указывая им, когда следует активироваться или, наоборот, отключаться. Интерес к изучению этих молекул возрос благодаря накоплению данных об их влиянии на важнейшие процессы у растений, такие как рост, развитие и особенно устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды.

Современные научные данные подтверждают, что днРНК играют центральную роль в адаптации растений к различным видам стрессов — холодовому, солевому, тепловому, а также к дефициту кислорода. Кроме того, они участвуют в формировании жизненно важных органов растений, включая плоды, корни и листья, что напрямую влияет на их жизнеспособность и продуктивность. Понимание механизмов действия днРНК открывает новые перспективы для создания устойчивых к стрессам сортов растений, что особенно актуально в условиях изменения климата и роста потребностей в продовольствии.

Таким образом, изучение днРНК не только расширяет наши знания о молекулярных основах регуляции генов, но и имеет практическое значение для повышения эффективности сельского хозяйства. В будущем это позволит разработать инновационные биотехнологические подходы для улучшения качества и устойчивости сельскохозяйственных культур, что станет важным шагом на пути к обеспечению продовольственной безопасности.

Понимание функциональных ролей различных молекул РНК является одной из ключевых задач современной молекулярной биологии, поскольку это открывает новые горизонты в изучении регуляции генов и биологических процессов. В частности, днРНК (длинные некодирующие РНК) привлекают внимание ученых благодаря своему потенциальному влиянию на клеточные функции и развитие организмов. Изучение и анализ последовательностей днРНК способны предоставить исследователям ценную информацию о том, как эти молекулы участвуют в регуляции генетической активности и взаимодействиях внутри клетки. Тем не менее, несмотря на значительный прогресс, экспериментально подтвержденные функции днРНК известны лишь для небольшой части из них, тогда как большинство остаются малоизученными и загадочными.

Для преодоления этой проблемы ученые из Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук (ИЦиГ СО РАН) применили современный подход, основанный на концепции пан-транскриптома — комплексной "генетической карте", включающей все виды РНК, присутствующие в кукурузе. Особое внимание в их исследовании было уделено не традиционным белок-кодирующим генам, а именно длинным некодирующим РНК, которые ранее часто оставались вне поля зрения. Этот подход позволяет более полно охарактеризовать разнообразие и функции днРНК, выявить новые регуляторные механизмы и расширить понимание геномной архитектуры растений.

Таким образом, использование пан-транскриптомного анализа открывает перспективы для системного изучения роли днРНК в биологии кукурузы и других организмов. Дальнейшие исследования в этой области могут привести к открытиям, которые окажут влияние на генетическую инженерию, селекцию растений и разработку новых биотехнологий, направленных на улучшение урожайности и устойчивости культур. В конечном итоге, глубокое понимание функций длинных некодирующих РНК станет важным шагом на пути к раскрытию сложных механизмов регуляции жизни на молекулярном уровне.

В последние годы изучение генетического разнообразия растений выходит на новый уровень благодаря современным биоинформатическим методам, которые позволяют глубже понять механизмы адаптации и эволюции. Используя специально разработанную нами программу, мы провели комплексный анализ разнообразия последовательностей и эволюционных закономерностей днРНК кукурузы. В ходе исследования были выявлены гены днРНК, уникальные для отдельных линий кукурузы, что свидетельствует об их возможной роли в адаптации растений к специфическим экологическим условиям и стрессовым факторам. Эти открытия открывают новые перспективы для селекции: теперь можно более точно определять кодирующие и некодирующие гены, участвующие в регуляции устойчивости растений к различным видам стрессов, будь то засуха, холод или патогены. Благодаря полученным знаниям станет возможным создание новых сортов кукурузы, оптимально приспособленных к климатическим особенностям различных регионов нашей страны, что существенно повысит урожайность и стабильность сельскохозяйственного производства. Как отметил Артем Пронозин, результаты нашего исследования не только углубляют понимание генетической структуры кукурузы, но и закладывают фундамент для инновационных подходов в растениеводстве и агробиотехнологиях.

Современные геномные исследования играют ключевую роль в развитии биомедицинских наук и открывают новые горизонты для понимания генетических механизмов различных заболеваний. В этом контексте было проведено масштабное исследование, реализованное в рамках консорциума "Курчатовский геномный центр" — объединения ведущих научных учреждений, специализирующихся на геномике и биоинформатике. С 2025 года Институт цитологии и генетики СО РАН выступает в роли ведущей научной организации данного консорциума, обеспечивая координацию и научное руководство проектом. Исследование осуществлялось при финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ) в рамках гранта № 23-12-00103, что позволило привлечь высококвалифицированных специалистов и использовать передовые технологии секвенирования. Благодаря этому проекту были получены ценные данные, способствующие развитию персонализированной медицины и улучшению диагностики генетических заболеваний. В дальнейшем результаты исследования планируется интегрировать в клиническую практику, что откроет новые возможности для эффективного лечения и профилактики.

Источник и фото - ria.ru