Ученые из Института цитологии и генетики СО РАН создали полную «библиотеку» генов кукурузы для сотен различных линий растений. В процессе работы ими был исследован набор длинных некодирующих РНК у более чем 500 сортов этой культуры, как сообщили в пресс-службе института.
По мнению исследовательской группы, обнаруженные взаимосвязи помогут в селекции новых разновидностей кукурузы, обладающих устойчивостью к холодным температурам и засухе. Ранее функции длинных некодирующих РНК (днРНК) в геномах организмов были малоизучены, поскольку их не рассматривали как носителей информации для синтеза белков.
Долгое время днРНК считались лишь фоновым «шумом» на фоне изучения белок-кодирующих РНК. Тем не менее, современные исследования показали, что эти молекулы играют важную роль в различных биологических процессах.
«Длинные некодирующие РНК выполняют функцию регуляторов внутри клетки: они направляют активацию или подавление других генов.
Именно поэтому мы стали уделять им особое внимание — появляются новые данные об их влиянии на ключевые процессы у растений, включая рост, развитие и, что особенно важно для сельского хозяйства, их устойчивость к засухе, заболеваниям и другим видам стресса», — рассказал младший научный сотрудник Сектора биоинформатики и ИТ в генетике ИЦиГ СО РАН Артем Пронозин. Современные научные сведения указывают, что днРНК регулируют адаптацию растений к холодовому, солевому и тепловому стрессу, а также дефициту кислорода, участвуют в формировании плодов, корневой системы и листьев, а также во множестве других процессов роста и развития.
Изучение и анализ последовательностей днРНК могут предоставить ученым дополнительную информацию о функциональной роли этих элементов. Однако на сегодняшний день функции лишь малого числа днРНК были экспериментально подтверждены, большинство же остается без точного определения.
Для решения данной задачи специалисты Института цитологии и генетики СО РАН применили современный подход пан-транскриптома — обширную «генетическую карту» всех РНК кукурузы, уделив особое внимание не белок-кодирующим генам, а именно длинным некодирующим РНК. «С помощью созданного нами программного обеспечения мы проанализировали вариативность последовательностей и выявили эволюционные закономерности днРНК кукурузы.
Нам удалось выделить днРНК, уникальные для отдельных линий кукурузы, которые, вероятно, связаны с адаптацией растений к специфическим условиям среды или стрессовым факторам. Полученные знания позволят улучшить селекцию, выявить как кодирующие, так и некодирующие гены, отвечающие за устойчивость растений к различным видам стресса, а также способствовать созданию новых сортов, приспособленных к климатическим условиям различных районов России», — пояснил Артем Пронозин.
Исследование реализовывалось в рамках консорциума «Курчатовский геномный центр», ведущей научной организацией которого с 2025 года является ИЦиГ СО РАН, при поддержке гранта Российского научного фонда, проект № 23-12-00103.