Геном резуховидки (арабидопсиса) Arabidopsis thalianа

Это небольшое растение, однолетнее, реже двулетнее травянистое, стебель высотой 4,5-7 см. имеет большое число подвидов, разновидностей и рас. Род Arabidopsis из семейства крестоцветных Brassicaceae (Cruciferae) состоит из 13 видов с ареалом в умеренных странах Северного полушария. Число хромосом 2n = 10. В статье «Поиски ботанической дрозофилы» (Титова Н. Н., 1935) это растение рекомендовано наиболее подходящим претендентом на звание «ботанической дрозофилы» из-за короткого жизненного цикла и удобства при использовании в качестве объекта генетики.

Для проведения секвенирования генома и идентификации генов в 1990 г. был основан Международный проект по изучению генома Arabidopsis, результаты секвенирования опубликованы в 2000 г. (Nature. V. 408. 14 Dec. 2000).

Количество ДНК в геноме Arabidopsis составило 115.409.949 п. н., с числом генов 25.498. средний размер гена равен 2.013 п. н., а средний размер пептида — 434 п. н.

В геноме содержится 35 % GC-пap. Количество экзонов на 1 ген было 5,14 при среднем размере экзона 251 тыс. п. н. Средний размер интрона составил 169 п. н. Протеом Arabidopsis включает 25.498 белков, а одна хромосома в среднем кодирует 5100 белков. В геноме у Arabidopsis имеется также около 80 хлоропластных и около 60 митохондриальных генов, кодирующих белки. Большой интерес представило открытие у этого вида несколько десятков генов, имеющих сходные последовательности нуклеотидов с генами наследственных болезней человека, например, синдром Менке (Вильсона). Геном Arabidopsis имеет небольшие размеры по сравнению с видами злаков — у риса геном в 3 раза больше, у кукурузы в 20 раз, а у пшеницы в 120 раз, по сравнению с геномом Arabidopsis.

Среди отсеквенированных в настоящее время геномов, геном Arabidopsis имеет наибольшее количество предсказанных 25.498 генов: число генов у С. elegans 19.099, у Drosophila — 13.061. По плотности генов близки геномы Arabidopsis и нематоды, у дрозофилы она более низкая. Характерные для арабидопсиса значительная протяженность тандемных дупликаций генов и дупликаций сегментов, возможно, объясняют большой размер генома и число генов у этого вида. В центромерных районах хромосом, содержащих большие сегменты монотонных повторов 5S рРНК, полное секвенирование не проводилось.

Для оценки сходства и отличий генного набора арабидопсиса с другими эукариотами, проводили его сравнение с известными базами данных и их функциональной классификацией белковых последовательностей. На основе сходства последовательностей белков с таковыми других видов классифицировали около 70 % генов арабидопсиса.

Анализ микроструктуры геномов растений позволяет сравнивать детали строения, а также степень родства арабидопсиса и культурных растений, давно претерпевших эволюционную дивергенцию. Установлено большое сходство с другим крестоцветным Capsella rubella (пастушья сумка) по составу и организации генома, по количеству многочисленных дупликаций, по длине экзонов и положению нитронов. Показан высокий уровень (85 %) сходства положения нуклеотидов в кодирующих участках генома капусты (Brassica) с ортологичными генами арабидопсиса. Отмечены также отдельные сегменты генома арабидопсиса с участками генома томата (пасленовые) и риса (злаковые).

Широкое распространение в геномах растений тандемных генных дупликаций, делеций отдельных генов и небольших групп смежных генов позволили сделать предположение о том, что ключевым механизмом эволюции микроструктуры геномов растений является неравный кроссинговер.