Исследование пангеномов и супер-пангеномов – непременное условие создания перспективных интрагенных и цисгенных растений, а также раскрытия природы гетерозиса

Появление в середине 1990-х гг. словосочетания «постгеномная эра» было преждевременным, поскольку секвенируемые в то время (а большей частью и сейчас) так называемые полные геномы высших организмов представляют собой, согласно действующему определению термина «геном», последовательности ДНК половинного набора хромосом, причем собранных из фрагментов парных хромосом, стыкуемых в хаотичном порядке, что позволяет считать их «квазигаплоидными» геномами или «квазигеномами», дающими лишь половинчатую генетическую информацию о конкретном организме, тогда как его фенотип определяет только полный набор хромосом, для всей совокупности ДНК в которых предлагается использовать новый термин «дином». В биологической науке (физико-химической биологии) можно выделить «донуклеиновую» и «нуклеиновую» эры, границей между которыми является намного опередившая свое время эпохальная статья Ф.Мишера, обнаружившего в 1869 г. названную им «нуклеином» богатую фосфором неизвестную субстанцию, ставшую много позже известной как ДНК. «Нуклеиновую эру» в свою очередь можно подразделить на ряд периодов: «тетрадный», «доспиральный», «спиральный» «догеномный», «квазигеномный», «пангеномный», «геномный» или точнее «диномный», который только-только начинается. Невзирая на снижение стоимости полногеномного секвенирования и ускорения этого процесса за последние пару десятилетий приблизительно в миллионы раз, а также, несмотря на заметное повышение его точности, коренного изменения мировоззрения у ученых в связи с насущной необходимостью секвенирования диплоидных геномов и сборки их нуклеотидных последовательностей в фазированном / гаплотипированном формате пока не произошло и подобных диномов в том числе для растений секвенировано крайне мало. И для этого необходим идейно новый подход к секвенированию ядерной ДНК из всего комплекта хромосом. Следует признать, что за диномами будущее ввиду того, что при квазигаплоидном секвенировании часто невозможно определить цис- и трансположения отдельных замен нуклеотидов и, соответственно, установить истинные кодируемые ими белковые последовательности, что может привести к неверному представлению об их каталитических или иных особенностях. Приходит также понимание того, что так называемые эталонные или референсные геномы высших организмов не дают всей полноты информации о вариациях нуклеотидных последовательностей, присущих разным представителям конкретного вида/сорта/линии в связи с чем набирает силу новый тренд в виде секвенирования пангеномов вида (биологического) или супер-пангеномов рода (биологического), позволяющих выявить характерные для всех коровые гены, а также присущие некоторым некие дополнительные гены, соотношение которых в диноме для отдельных образцов может быть чуть ли не равным. Причем секвенирование пангеномов крайне важно так как полученная информация может быть использована для улучшения сельскохозяйственных культур для повышения их урожайности, в том числе с целью создания на основе таких данных цисгенных растений, при определенных условиях (при отсутствии в них чужеродной ДНК в виде маркерных и селективных генов, а также прочих вспомогательных последовательностей) ГМО не являющимися. Знания пангеномов различных линий могут способствовать получению высокогетерозисных гибридов агрономически важных растений, гибридная сила в которых (пока теоретически) может быть закреплена с помощью искусственного апомиксиса с использованием CRISPR/Cas технологии геномного редактирования. При этом секвенирование пангеномов проливает свет на возникновение эффекта гибридной силы, что дает основание выдвинуть «пангеномную теорию гетерозиса», поскольку в этом случае за счет кроссинговера по неведомым законам происходит определенное (удачное) объединение разнокачественных геномов.