Молодые ученые Томского государственного университета — выпускники программы по биоинформатике Передовой инженерной школы «Агробиотек» и Высшей инженерной школы агротехнологий ТГУ нашли гены сои, которые отвечают за устойчивость одновременно к двум видам стресса — засухе и недостатку воды. Исследование актуально в условиях меняющегося климата: анализ поможет выбрать гены для редактирования генома. Результаты исследования опубликованы в журнале Plant Biotechnology Reports (Q2).
Известно, что климатические изменения влияют на урожайность сои: повышение температуры на 1°C приводит к снижению урожайности в среднем на 17%. Наиболее актуальными факторами для потери урожая могут стать температура выше 35°C, длительная засуха и регулярная нехватка воды. При таком стрессе у растения разрушаются клетки, снижается скорость роста и не развиваются семена.
За устойчивость к этим видам стресса отвечают гены, которые управляют молекулярными процессами в клетках. Если вычислить эти гены, то с помощью генной модификации, генной инженерии и маркерной селекции можно вырастить сорт сои, который будет менее зависим от окружающих условий. Молодым ученым ТГУ удалось найти несколько генов, которые отвечают за два вида стресса одновременно.
— Наше исследование — первый метаанализ в этой сфере, который помог нам объединить данные предыдущих исследований и не только подтвердить выводы предыдущих ученых, но и найти новые гены, отвечающие за стрессоустойчивость. Ранее эти гены считались нехарактерными для участия в процессах реакции на засуху, нехватку воды или жару, — рассказал Мохаммад Шафик, выпускник программы «Биоинформатика (Bioinformatics)» ПИШ «Агробиотек» и ВИША ТГУ
Необходимость подробно изучать именно сою состоит в ее повсеместном использовании: соя используется в качестве богатой белком кормовой культуры и для производства пищевых продуктов. В прошлом году в мире было произведено более 395 млн тонн соевых бобов, что на 16% больше объема производства всей мировой мясной продукции в 2022 году.
В своем исследовании биоинформатики ПИШ ТГУ использовали библиотеки данных, содержащие математически закодированную биологическую информацию о генах и белках. С помощью программирования, машинного обучения и анализа больших данных они выясняли, как гены связаны друг с другом, болезнями, защитными реакциями, функциями живого организма, его внешними признаками. Ученым удалось установить корреляцию между генами и защитными функциями сои.
— Мы открыли магистерскую программу по биоинформатике, чтобы пристально изучать сельскохозяйственные растения на высочайшем уровне. Сегодня население планеты ежегодно растет и в самое ближайшее время достигнет 9 млрд человек. Ученые ищут пути увеличения урожайность в условиях меняющегося климата, потому что нехватка продовольствия будет только усиливаться, — говорит Мухаммад Амджад Наваз, PhD, руководитель программы «Биоинформатика (Bioinformatics)» ПИШ «Агробиотек» ТГУ.
Исследование проводилось в Томском государственном университете совместно с СФНЦА РАН (Новосибирск), Университетом правительственного колледжа Фейсалабада (Пакистан) и Сельскохозяйственным университетом Шаньси (Тайгу, Китай).
С полным тестом статьи можно ознакомиться по ссылке https://link.springer.com/article/10.1007/s11816-025-00959-z.