Вчені секвенують цілий геном для ідентифікації видів рослин протягом декількох годин

Послідовність ДНК в реальному часі

У статті, опублікованій сьогодні в Наукових звітах, дослідники з Королівського ботанічного саду, Кью, докладно розповідають про можливості науки про рослини, які тепер доступні з стерпним секвенуванням ДНК в реальному часі.

Вчений Кью і співавтор статті Джо Паркер говорить; «Це дослідження доводить, що ми можемо швидко прочитати послідовність ДНК організму, щоб ідентифікувати її з мінімальним обладнанням. Швидке читання ДНК де завгодно, за бажанням, має стати рутинним кроком у багатьох областях досліджень. Незважаючи на сотні років досліджень в області таксономії, ще не завжди легко визначити, до яких видів відноситься рослина, просто дивлячись на нього. Мало хто міг правильно ідентифікувати всі види в своїх садах».

Протягом останніх сорока років секвенування ДНК зробила революцію в науковому світі, але залишалося пов'язаним з лабораторією. Використовуючи сучасні методи, повний експеримент по ідентифікації виду, починаючи з польових робіт і закінчуючи результатами, міг легко зайняти вченого кілька місяців. Ідентифікація видів за своєю природою є переважно польовий областю переслідування, тим самим обмежуючи темпи відкриття та прийняття рішень, які можуть залежати від неї. Використання нових технологій для визначення видів швидко і на місці має вирішальне значення для наукових досліджень, збереження біорізноманіття та боротьби з видовий злочинністю.

В цьому новому дослідженні вчені Kew використовували переносний ДНК-секвенсор, MinION з Oxford Nanopore Technologies, для аналізу видів рослин в Національному парку Сноудонія. Це був перший випадок, коли геномної секвенування рослин було виконано на поле.

Ця технологія, комерційно запущена в 2015 році, з тих пір використовувалася в Антарктиці, у віддалених регіонах, які постраждали від хвороб, і на Міжнародній космічній станції.

Дослідження

Одним з успіхів, проілюстрованих в статті, є ідентифікація полів двох нешкідливих білих квітів, Arabidopsis thaliana і Arabidopsis lyrata ssp. скельний. Це було досягнуто шляхом секвенування випадкових частин геномів рослин, уникаючи складного і трудомісткого процесу націлювання на певні фрагменти ДНК, який є більш традиційним підходом до ідентифікації видів з ДНК.

Дослідники порівняли свої нові дані з вільно доступною базою даних еталонних послідовностей генома, щоб ідентифікувати їх. Істотно, що повторення їх експерименту в Kew's Jodrell Laboratory з іншими методами секвенування ДНК дозволило їм розробити складну статистику, щоб вперше зрозуміти корисні властивості цього нового типу даних.

Олександр Пападопулос, вчений Кью і співавтор доповіді, каже; «Точна ідентифікація видів важлива для еволюційних і екологічних досліджень, боротьби зі злочинністю дикої природи і моніторингу рідкісних і перебувають під загрозою зникнення видів. Ідентифікація видів правильно в залежності від того, як вони виглядають, може бути дуже складною і потребує того, щоб досвід був виконаний добре. Це особливо актуально для рослин, коли вони не перебувають в квітці або коли вони переробляються в продукт. Наші експерименти показують, що шляхом секвенування випадкових фрагментів геному в поле можна отримати дуже точну ідентифікацію виду протягом декількох годин після збору зразка. Більш традиційні методи вимагають великої кількості лабораторного обладнання і часто надають достатню інформацію для ідентифікації зразка на рівні роду».

Існують і інші корисні властивості їх даних. Ці польові дані послідовності можуть бути використані для складання цілої послідовності генома, діють як довідкова база даних про людське око і допомагають зрозуміти еволюційні відносини. В даний час команда вивчає можливість швидкого створення бази даних опорних послідовностей з неймовірно різноманітною колекції рослин в живому зборах і гербарії Kew, а також в додатках для моніторингу стану здоров'я рослин.

Ця стаття була надана Королівськими ботанічними садами, Кью. Матеріали можуть бути відредаговані для ясності і стислості.