Преди петнадесет години учените обявиха, че са завършили секвенирането на човешкия геном - монументална задача, която отнема десетилетия на изследвания и милиарди долари. След това може да изглежда, че картографирането на генетиката на заседнало растение би било лесно. Но това изобщо не беше така. Оказва се, че ДНК на добрата стара градинска хлябна пшеница е заплетена, сложна каша и пропукването на кода изглеждаше невъзможен подвиг - досега.
Изследователите най-накрая са секвенирали пшеничния геном - пробив, който може да доведе до иновации като устойчиви на суша и опаковани от витамини сортове, съобщава Ed Yong от The Atlantic.
Йонг обяснява, че генома на пшеницата е толкова сложен, защото генетично е три вида в един. Някъде преди около 500 000 години двама от тревните предци на пшеницата естествено се хибридизирали, създавайки дива емерна пшеница. Когато ранните човешки земеделци опитомяват растението, друг близко свързан вид трева също добавя генетичен материал към сместа. Това означава, че геномът има три чифта от всяка хромозома. Това също означава, че в сравнение с човешкия геном, който има 3 милиарда нуклеотиди, или генетични букви, пшеницата има 16 милиарда. И само една хромозома, казва Йонг, е по-голяма от целия геном на соята. Целият геном, състоящ се от 21 хромозоми, също има объркващи повтарящи се елементи, които съставляват 85 процента от последователността.
Усилието да разберем пшеничната ДНК беше също толкова голямо, колкото и самият геном. Според Елизабет Пениси от Science, за отреждането на пшеница са били необходими 200 учени от 73 институции в 20 страни (известен още като Международния консорциум за секвенциране на генома на пшеницата) и 75 милиона долара. В крайна сметка новият напълно анотиран референтен геном, публикуван в списанието Science, включва точното местоположение на 107 891 гена и 4 милиона молекулни маркери от сорт хлебна пшеница, наречена Chinese Spring.
Руди Апелс, молекулярен биолог от земеделието Виктория в Австралия, който е част от консорциума, казва, че когато проектът стартира, много хора смятат, че последователността е невъзможна. Но времето и технологиите превърнаха проекта в реалност. „Смятах, че пшеницата заслужава да бъде толкова дефинирана, колкото човешкият геном, а тогава технологията наистина се развива изключително много“, казва той на Мелиса Дейви от The Guardian. „Внезапно това, което някога беше буквално невъзможно, изглеждаше постижимо, и аз исках да бъда там и да уловя нови технологии, когато преминаха през тях.“
Развъждането на пшеница с традиционни методи стана известно трудно поради сложната генетика на растението. Новият референтен геном ще даде на изследователите пътна карта как да подобрят растението. Ранните чернови на генома вече са започнали бързо проучване на пшеницата. "Това, което ни отне години наред, сега ни отнема една нощ", казва Хорхе Дубковски от Калифорнийския университет, Дейвис, пред Pennisi. „Това е като ходене с карта на Google.“
Изследователи от Центъра на Джон Инес в Норич, Обединеното кралство, вече са използвали генома за идентифициране на гени за размера на зърното. Използвайки технологията за редактиране на гени CRISPR, те успяха да произведат пшеница със зърна с 20 процента по-големи от нормалното. Други екипи използват генома за производство на сортове, които не трябва да презимуват в земята, за да поникнат. Други разглеждат гените, които правят пшеницата по-малко уязвима към насекомите. Изследователите също разглеждат гените, които произвеждат протеини, причиняващи алергия, с надеждата за размножаване на хипоалергенна пшеница.
Последователността, колкото и да беше трудна, беше необходима. Много земеделски производители бяха ранни поддръжници на проекта - и то с основателна причина. В момента пшеницата представлява около 20 процента от всички калории, консумирани на Земята. Ако населението продължи да нараства, фермерите ще трябва да произвеждат все повече и повече всяка година, за да подкрепят човечеството до 2050 г. Но преобразуването на милиони декара в земеделски земи е скъпо и би имало огромни последици за околната среда. Това означава, че печалбите трябва да идват от самата пшеница, чрез по-добри сортове и по-твърда устойчивост на елементите и насекомите.
Надеждата, че геномът е там, е, че пшеницата ще види някои от иновативните букове, които други култури са преживели, включително царевица, геномът на която беше публикуван през 2009 г. и ориз, който беше завършен през 2005 г.
