Современные технологии секвенирования генома помогли решить многие проблемы в селекции садовых и овощных культур, однако теперь отрасль столкнулась с новым вызовом – анализом полученных данных. К такому выводу пришли авторы научного обзора из Университета Нагаленда в Индии, опубликованного в журнале Discover Plants. По их мнению, главным препятствием для выведения новых сортов становится не получение генетической информации, а её обработка и практическое применение, особенно в развивающихся странах.
Исследователи отмечают, что технологии секвенирования, от «сборок от теломеры до теломеры» до геномного прогнозирования с помощью искусственного интеллекта, применяют в садоводстве неравномерно. Большинство селекционных программ, в частности в странах Глобального Юга, ограничены не доступом к секвенаторам, а нехваткой мощностей для биоинформатики, хранения данных и функциональной проверки генов.
Основным инструментом в геномике садовых культур остается технология Illumina, которая обеспечивает высокую точность при низкой стоимости. Однако её недостаток – короткая длина прочтения, что затрудняет анализ сложных геномов, например, у плодовых деревьев. Платформы с длинным прочтением, такие как PacBio и Oxford Nanopore, решают эту проблему. На практике наиболее качественные геномы получают, комбинируя оба подхода: длинные прочтения для целостности, короткие – для «полировки» точности.
Гибридная стратегия уже позволила создать полные, «беспробельные» геномы моркови, клубники, яблони, манго и винограда. Так, сравнение геномов двух сортов манго помогло выявить гены, отвечающие за устойчивость к антракнозу – распространённому заболеванию. Другой прорыв – создание пангеномов, которые описывают не отдельный эталонный геном, а всё генетическое разнообразие вида. Анализ пангенома капустных, включая брокколи и цветную капусту, выявил участки ДНК, связанные с формированием кочанов, а у томатов – гены, упущенные при изучении одного эталонного сорта.
Несмотря на технологический прогресс, практическому применению этих знаний мешает ряд факторов. Сложность геномов многих культур, особенно полиплоидных, таких как картофель, затрудняет работу аналитических программ, которые изначально создавали для генома человека. Кроме того, проверка функций найденных генов-кандидатов идёт медленно, поскольку у многолетних растений от посева до плодоношения проходят годы. Основные геномные исследования сосредоточены на самых коммерчески успешных культурах – яблоне, цитрусовых, томатах и картофеле, тогда как менее распространённые, но часто более питательные и устойчивые к стрессу виды остаются без внимания.
Авторы обзора заключают, что дальнейшее снижение стоимости секвенирования само по себе не ускорит появление на рынке улучшенных сортов овощей и фруктов. По их мнению, отрасль должна инвестировать в первую очередь в развитие биоинформатики, инфраструктуры для хранения данных и технологий для быстрой функциональной проверки генов.