Специалисты Института цитологии и генетики СО РАН создали полную «базу» всех генов кукурузы, охватывающую сотни различных линий растений. В рамках их работы была проведена комплексная оценка набора некодирующих РНК у более чем 500 сортов культуры, сообщили в пресс-службе института.
По мнению ученых, выявленные взаимосвязи окажут помощь в селекции новых гибридов кукурузы, обладающих устойчивостью к холодным температурам и засухе. Роль длинных некодирующих РНК (днРНК) в геномах живых организмов долгое время оставалась слабо изученной, поскольку считалось, что эти молекулы не участвуют в кодировании белков.
Ранее ученые воспринимали днРНК как фоновой «шум», отвлекающий от изучения тех РНК, которые непосредственно кодируют белки. Тем не менее, современные исследования показали, что днРНК имеют ключевое значение во многих жизненно важных процессах.
«Длинные некодирующие РНК выступают в качестве регуляторов в клетке, они направляют работу других генов, определяя моменты их активации и подавления.
Мы начали изучать эти молекулы, поскольку постепенно накопилось множество данных о их влиянии на важные процессы у растений — их рост, развитие, а самое главное для аграрного сектора — устойчивость к засухам, болезням и разнообразным стрессовым ситуациям», — пояснил младший научный сотрудник Сектора биоинформатики и информационных технологий в генетике ИЦиГ СО РАН Артем Пронозин. Согласно современным научным открытиям, днРНК регулируют адаптацию растений к холодовому, солевому и тепловому стрессу, недостатку кислорода, а также участвуют в формировании плодов, корней, листьев и многих других аспектов роста и развития.
Таким образом, анализ и изучение последовательностей днРНК могут предоставить ученым важную информацию о их функциональности. Однако на сегодняшний день функции экспериментально подтверждены только для небольшого числа днРНК, в то время как для большинства они остаются неизвестными.
Для решения этой проблемы исследователи Института цитологии и генетики СО РАН применили современную концепцию пан-транскриптома — своего рода «генетическую схему» всего набора РНК кукурузы, при этом сосредоточившись именно на длинных некодирующих РНК, а не на обычных белок-кодирующих генах. «С помощью собственной разработанной программы мы оценили вариации последовательностей и эволюционные закономерности днРНК у кукурузы.
Мы выявили днРНК-гены, которые являются характерными для определенных линий кукурузы, что говорит об их возможной роли в адаптации растений к специфическим экологическим условиям или стрессам. Полученные данные позволят совершенствовать селекционные программы, выявлять как кодирующие, так и некодирующие гены, участвующие в регуляции устойчивости к разным видам стресса, а также способствовать созданию новых сортов, приспособленных к климатическим особенностям различных регионов России», — отметил Артем Пронозин.
Данное исследование было проведено в рамках консорциума «Курчатовский геномный центр», который с 2025 года возглавляет Институт цитологии и генетики СО РАН, при поддержке гранта Российского научного фонда, проект № 23-12-00103.