Программа CROPSR поможет ускорить генетические открытия в селекции сельхозкультур

Программа CROPSR поможет ускорить генетические открытия в селекции сельхозкультур Биотопливные культуры важны для сокращения выбросов парниковых газов, и новый инструмент, разработанный Центром передовых инноваций в области биоэнергетики и биопродуктов (CABBI), должен ускорить их разработку, а также достижения в области генетического редактирования в целом, сообщает phys.org. 
Геномы сельскохозяйственных культур подбираются поколениями селекционеров для оптимизации конкретных признаков, и до недавнего времени селекционеры ограничивались отбором по естественному разнообразию. Технология редактирования генов CRISPR / Cas9 может изменить это, но программные средства, необходимые для разработки и оценки экспериментов CRISPR, до сих пор основывались на потребностях редактирования геномов млекопитающих, которые не имеют тех же характеристик, что и сложные геномы сельскохозяйственных культур.
CROPSR стал первым программным инструментом с открытым исходным кодом для разработки и оценки последовательностей направляющей РНК (gRNA) в масштабах всего генома для экспериментов CRISPR, созданный учеными CABBI, Исследовательского центра биоэнергетики, финансируемого Министерством энергетики (BRC). Общегеномный подход значительно сокращает время, необходимое для разработки эксперимента CRISPR, уменьшая сложность работы с сельскохозяйственными культурами и ускоряя разработку, оценку и валидацию последовательности gRNA, согласно исследованию.
«CROPSR предоставляет научному сообществу новый способ для проведения экспериментов с CRISPR / Cas9», - сказал разработчик CROPSR Ханс Мюллер Пол, молекулярный биолог. Новое программное обеспечение ускорит открытие и сократит количество неудачных экспериментов.
Ученые создали программное обеспечение, которое снимает ограничения, налагаемые другими пакетами на разработку и оценку последовательностей gRNA, руководств, используемых для определения целевого генетического материала. По словам авторов, модель оценки CROPSR обеспечивает гораздо более точные прогнозы даже в геномах, не относящихся к культурам.
Многие сельскохозяйственные культуры, особенно биоэнергетическое сырье, имеют очень сложные полиплоидные геномы с несколькими наборами хромосом. И некоторые программные средства редактирования генов, основанные на диплоидных геномах (например, у людей), имеют проблемы с особенностями геномов сельскохозяйственных культур.
Иногда для проверки результатов могут потребоваться недели или месяцы. Например, признак может регулироваться набором генов, особенно тем, который связан со стрессом растений, где полезны резервные системы. Ученый может разработать эксперимент, чтобы отключить один ген и не знать о другом, который выполняет ту же функцию. Проблема может быть обнаружена только после того, как растение созреет без какого-либо изменения признака. Это особая проблема с культурами, для выращивания которых требуются особые погодные условия, где пропуск сезона может означать задержку на год проведения эксперимента.
Использование общегеномного подхода позволило ученым адаптировать CROPSR для использования на растениях, устранив встроенные ошибки, обнаруженные в существующих программных средствах. Поскольку они основаны на геномах человека или мыши, где множественные копии генов встречаются реже, эти инструменты наказывают последовательности gRNA.
Но с сельскохозяйственными культурами цель часто состоит в том, чтобы мутировать более чем в одной позиции, чтобы уничтожить все копии гена. Раньше ученым иногда приходилось разрабатывать четыре или пять экспериментов с мутациями, чтобы отключить каждый ген в отдельности, что требовало дополнительного времени и усилий.
CROPSR может генерировать базу данных полезных направляющих РНК CRISPR для всего генома сельскохозяйственных культур. Этот процесс требует больших вычислительных затрат и отнимает много времени - обычно требуется несколько дней, — но исследователям нужно сделать это только один раз, чтобы создать базу данных, которую затем можно использовать для текущих экспериментов.
Таким образом, вместо того, чтобы искать целевой ген через онлайн-базу данных, а затем использовать современные инструменты для разработки отдельных руководств для пяти разных местоположений и проведения нескольких раундов экспериментов, ученые могли бы искать ген в своей собственной базе данных и просматривать все доступные вариации.
CROPSR был разработан с учетом геномов сельскохозяйственных культур, но он применим к любому типу генома.
«CROPSR также основан на генах человека, поскольку доступность данных для генов сельскохозяйственных культур просто еще не существует, - сказал Мюллер Пол, - но мы рассматриваем возможность сотрудничества с другими BRCS, чтобы обеспечить более эффективное предсказание, основанное на биофизике, чтобы помочь смягчить некоторые острые вопросы, вызванные отсутствием данных».
Фото - pexels.com
Дата публикации: 20.02.2022
Источник: agroxxi.ru

Возможно эти новости Вам будет интересно прочитать

Как глифосат влияет на уход за расплодом у шмелей

Как глифосат влияет на уход за расплодом у шмелей

Исследование немецких ученых показало явное влияние глифосата на коллективную терморегуляторную способность колоний шмелей Исчезновение насекомых, и в особенности насекомых-опылителей, угрожает экосистемам и экономике во всем мире. Например, в Германии в...

разовательные организации отчитались о работе по селекции и семеноводству

разовательные организации отчитались о работе по селекции и семеноводству

7 июня 2022 года состоялось заседание Комиссии по использованию в семеноводстве коллекций отечественных семян сельскохозяйственных растений (кукуруза, рапс, соя, подсолнечник) научных и образовательных организаций С приветственным словом выступили предсе...

Ставрополье поделилось опытом с коллегами из Татарстана в защите разных сельхозкультур

Ставрополье поделилось опытом с коллегами из Татарстана в защите разных сельхозкультур

От пшеницы до черешни везде встречаются инновации В Ставропольском Россельхозцентре прошла встреча с руководителем филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Республике Татарстан Виталием Леонидовичем Новичковым С работой учреждения гостя ознакомил руководитель ...

Зерна на 7 млн рублей сожрали пожары в Ставропольском крае

Зерна на 7 млн рублей сожрали пожары в Ставропольском крае

Опашка хлебных массивов – залог сохранности урожая В период уборочных работ аграрии должны безукоризненно следовать правилам пожарной безопасности. И дело — не в штрафах за нарушение, а в реальных угрозах для жизни людей и продовольственной безопасности....

Микробиота ризосферы выступает как возобновляемая альтернатива синтетическим агрохимикатам

Микробиота ризосферы выступает как возобновляемая альтернатива синтетическим агрохимикатам

Ученые «просеяли» геном ячменя и определили гены, формирующие ризосферную микробиоту культуры Тонкий слой почвы, окружающий корни растений, граница раздела, которую ученые определяют как ризосферу, является средой обитания множества микроорганизмов, кото...

Теплица на овсяных отходах и дровах успешно работает в Финляндии

Теплица на овсяных отходах и дровах успешно работает в Финляндии

Хотя сложно выращивать зеленные и овощные культуры в холодной стране круглогодично, малый бизнес справляется с этой задачей. Ведь финны предпочитают покупать только местные продукты и не поймут польских помидоров или испанского салата на полках Об особен...

Микробные органические удобрения увеличили урожайность кукурузы на 21,5 процентов

Микробные органические удобрения увеличили урожайность кукурузы на 21,5 процентов

Китайские ученые исследуют микробные удобрения для применения в системах возделывания пшеницы и кукурузы в контексте климатически устойчивого сельского хозяйства Группа исследователей из научных организаций Китая (Хуаруи Гонг, Цзин Ли, Чжэнь Лю, Итао Чжа...

вье почвы

вье почвы

Некоторые индийские компании решили не продавать фермерам обычные синтетические удобрения, если они отказываются приобрести вместе с ними компост и продукцию с микроэлементами Уполномоченный комиссар по сельскому хозяйству штата Махараштра Дирадж Кумар з...

 может снизиться

может снизиться

Но для Китая при снижении объемов поставок растет стоимость экспортных пестицидных продуктов Китайский экспорт пестицидов в первом квартале 2022 года показал снижение объема и увеличение стоимости на 64%, сообщает портал news.agropages.com. Согласно ста...