Johns Hopkins forskare rapporterar att de framgångsrikt har använt två separata genteknologier för att montera den mest kompletta genom -sekvensen hittills av Triticum aestivum, den vanligaste odlade arten av vete som används för att göra bröd.

En rapport om prestationen publicerades i 23 oktober -numret av GigaScience bara några veckor innan deras relaterade rapport om sekvensering av brödvets "förfader, "Aegilops tauschii, publicerad 15 november i Natur .

Tillsammans, de säger, vetegenomsekvenserna kan hjälpa biologer att inte bara bättre förstå vetens evolutionära historia, men också främja jakten på hårdare, fler skadedjurs- och torkresistenta vetetyper för att mata världens växande befolkning.

"Efter många års försök, vi har äntligen kunnat producera en högkvalitativ sammansättning av detta mycket utmanande genom, "säger Steven Salzberg, Ph.D., Bloomberg Distinguished Professor of Biomedical Engineering vid Johns Hopkins University Whiting School of Engineering och McKusick-Nathans Institute of Genetic Medicine vid Johns Hopkins University School of Medicine.

Enligt forskarna i Johns Hopkins, brödvete har en av de mest komplexa genomerna som vetenskapen känner till, som innehåller uppskattningsvis 16 miljarder baspar av DNA och sex kopior av sju kromosomer. Som jämförelse, det mänskliga genomet är ungefär fem gånger mindre, med cirka tre miljarder baspar och två kopior av 23 kromosomer. Tidigare publicerade versioner av brödvete -genomet har innehållit stora luckor i dess mycket repetitiva DNA -sekvens.

"Detta genomets repetitiva natur gör det svårt att fullständigt sekvensera, "säger Salzberg." Det är som att försöka sätta ihop ett pussel av en landskapsscen med en enorm blå himmel. Det finns många väldigt lika, små bitar att montera. "

Det nymonterade genomet för brödvete, som kostade $ 300, 000 för sekvensen ensam, tog ett år för Johns Hopkins -forskarna att montera 1,5 biljoner baser av rådata till en slutmontering på 15,34 miljarder baspar.

Att göra det, Salzberg och hans team använde två typer av genom-sekvenseringsteknik:hög genomströmning kortläst sekvensering och långläst, enkel molekylsekvensering. Som namnet antyder, hög genomströmningssekvensering genererar massiva mängder DNA -baspar mycket snabbt och billigt, även om fragmenten är mycket korta-bara 150 baspar långa för detta projekt. För att hjälpa till att montera upprepade områden, Johns Hopkins-teamet använde realtid, enkel molekylsekvensering, som läser DNA när det syntetiseras i en liten, nanoskala väl på ett chip. Tekniken gör det möjligt för forskare att läsa upp till 20, 000 baspar åt gången genom att mäta fluorescerande signaler som avges när varje DNA -bas kopieras.

Salzberg säger att sekvensering av ett genom av denna storlek inte bara kräver genetisk expertis, men också mycket stora datorresurser tillgängliga på relativt få forskningsinstitutioner runt om i världen. Teamet förlitade sig starkt på Maryland Advanced Research Computing Center, ett datacenter som delas av Hopkins och University of Maryland, som har över 20, 000 datorkärnor (CPU:er) och över 20 petabyte datalagring. Teamet använde cirka 100 CPU -år för att sätta ihop detta genom.

Salzberg och hans team deltog också i det samarbete som rapporterades i tidskriften Nature för att sekvensera en förfäderstyp vete, Aegilops tauschii, som vanligtvis kallas getgräs och fortfarande finns i delar av Asien och Europa. Dess genom är ungefär en tredjedel av brödvetsgenomet, men har liknande repetitionsnivåer. Arbetet, gjort som en del av ett samarbete mellan University of California, Davis; Johns Hopkins; och University of Georgia, tog ungefär fyra år att slutföra. Med hjälp av ordnad-klon genom-sekvensering, hagelgevärssekvensering och kartläggning av optiskt genom, laget samman de 4,3 miljarder nukleotider som utgör växtens genetiska sekvens. Med denna information, resten av teamet kunde identifiera sekvenser som utgör de gener som är ansvariga för specifika egenskaper i växten.