Исследователи разработали новый вычислительный инструмент, предназначенный для быстрого и эффективного выявления генетического разнообразия в базах данных ДНК различных видов растений, что стало важным достижением сельскохозяйственной науки.
эксклюзив 🔹
Об этом сообщает в релизе Университет науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST).
Новая платформа с открытым исходным кодом призвана ускорить обнаружение генетических вариаций, которые являются ключом к созданию сельскохозяйственных культур с повышенной устойчивостью, урожайностью и питательной ценностью.
Используя передовые алгоритмы и возможности высокопроизводительных вычислений (HPC), команда KAUST под руководством специалиста по геномике растений Рода Винга продемонстрировала способность инструмента обнаруживать небольшие различия в ДНК — так называемые однонуклеотидные варианты (SNP) — среди разновидностей риса, кукурузы, сои и сорго.
Например, в случае риса команда использовала этот инструмент для сложного набора генетических данных последовательностей ДНК из тысяч различных образцов — всеобъемлющего «пангенома», который исследователи ранее помогли собрать для азиатского риса (Oryza sativa).
Используя этот набор данных вместе с новым аналитическим методом группы, исследователи KAUST обнаружили более 2 миллионов генетических вариантов, ранее упущенных из виду при обычных изучениях одного эталонного генома риса.
«Это знаменует собой первый шаг на пути к открытию новых возможностей в повышении урожайности и устойчивом сельском хозяйстве. Эти скрытые SNP теперь могут быть немедленно использованы в программах селекции, а также для идентификации новых функциональных генов сельскохозяйственных признаков», отмечает генетик растений и соавтор исследования Юн Чжоу.
Открытие SNP таким образом также может помочь выявить генетические и эволюционные связи между различными линиями риса. Недавно Винг и Чжоу возглавили создание высококачественного эталонного генома красного риса Хассави, культуры, произрастающей в Саудовской Аравии, известной своей устойчивостью к местной засухе и условиям высокой засоленности.
Используя этот инструмент, исследователи смогли установить генетическую связь между рисом Хассави и подгруппой риса, включающей сорта, происходящие из Австралии, Индии и некоторых частей Юго-Восточной Азии.
Ключом к производительности инструмента, получившего название HPC-GVCW, является способность разделять большие фрагменты генома на дискретные биты, а затем полагаться на технологии параллельной обработки для решения сложных вычислительных задач.
«Это значительно сокращает время выполнения, давая возможность обрабатывать 3000 геномов в течение 24 часов», — говорит соавтор исследования Нагараджан Катиресан, ученый-компьютерщик.
Поскольку теперь секвенируется больше геномов, чем когда-либо прежде, добавляет Чжоу, новый инструмент должен оказаться неоценимым для оптимизации анализа и расширения возможностей селекции сельскохозяйственных культур следующего поколения.
Источник: KAUST.
HPC-GVCW — это вычислительный инструмент, который быстро идентифицирует генетические вариации у нескольких видов растений. Это помогает улучшить урожай таких культур, как рис, кукуруза, соя и сорго.
Изображение: KAUST/Хено Хван.
