Овес посевной (Avena sativa) входит в число наиболее важных зерновых культур и возделывается человеком уже более трех тысяч лет. Теперь в истории овса настала новая веха: ученые завершили работу над полной последовательностью генома этого растения и разобрались с его непростым эволюционным прошлым.
Без сомнения, злаки — самый важный источник продовольствия в мире. Среди них по объемам производства лидируют пшеница, рис, ячмень, пшено, кукуруза, сорго и сахарный тростник. Овес в этом списке занимает почетное седьмое место.
Овес посевной (Avena sativa) начал свою историю в сельском хозяйстве в качестве сорняка, без приглашения росшего на пшеничных и ячменных полях Малой Азии примерно три тысячи лет тому назад. Геном этого злака устроен довольно сложно: он аллогексаплоидный, то есть в нем представлены целых шесть копий геномов, происходящих более чем от одного предка. В то же время среди представителей рода овес (Avena) есть и виды с диплоидным и тетраплоидным геномами, то есть с двумя и четырьмя наборами хромосом. Максимальное генетическое разнообразие видов овса наблюдается в Средиземноморье, на Среднем Востоке, Канарских островах и в Гималаях.
По сравнению с другими злаками овес довольно неприхотлив, не требует большого количества инсектицидов, фунгицидов или даже удобрений. В то же время продукты из цельнозернового овса — очень здоровая пища, поскольку в них много антиоксидантов, полиненасыщенных жирных кислот, растительного белка и пищевых волокон, включая бета-глюкан — средство профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Наконец, растительное молоко из зерен овса — хорошая альтернатива коровьему: оно подойдет тем, кто не переносит лактозу или придерживается вегетарианской диеты.
И особая генетика, и хозяйственная значимость сделали получение полной последовательности генома овса (его секвенирование) актуальной задачей. Теперь ее, наконец, удалось завершить — и этому посвящена новая статья в Nature. В сложном геноме овса выделяют три части, каждая из которых унаследована злаком от одного из трех видов дикого овса за последние десять миллионов лет.
«Виды рода Avena имеют шесть наборов хромосом и содержат в общей сложности более чем 80 тысяч генов, в то время как у человека всего два набора хромосом и около 20 тысяч генов. — рассказывают авторы статьи. — Более того, расположение генов на хромосомах оказалось куда менее упорядоченным, чем у других зерновых культур, а значительная их часть перемещалась между хромосомами, из-за чего геном приобрел мозаичную архитектуру».
Результатом новой работы стал полный референсный геном, то есть целая база данных, описывающая эталонную последовательность нуклеотидов («генетический текст») овса A. sativa, а точнее, его определенного сорта (Sang). Теперь с его помощью ученые смогут исследовать геномику и системную биологию этого важного сельскохозяйственного растения. Им могут пригодиться опубликованные в той же статье «сырые» версии геномов двух диких родственников посевного овса (A. longiglumis и A. insularis) и подробное описание генов A. sativa, определяющих ценные хозяйственные свойства этой зерновой культуры.