Китайские учёные запустили глобальный проект по изучению эволюции растений

Китайские учёные совместно с международными исследовательскими институтами запустили глобальный проект по изучению эволюционной истории растений и раскрытию генетических ресурсов, критически важных для сохранения биоразнообразия и будущей продовольственной безопасности.

Инициатива PLANeT была официально запущена в среду более чем 40 учреждениями по всему миру, включая Институт сельскохозяйственной геномики в Шэньчжэне при Китайской академии сельскохозяйственных наук, Ботаническое общество Китая и Пекинский университет.

Как заявила Ван Ли, исследователь из геномного института и один из ведущих учёных проекта, растения развили необычайное разнообразие за сотни миллионов лет, но учёные до сих пор не имеют чёткого представления о том, как связаны основные группы растений.

«Прослеживание ключевых узлов в эволюции растений необходимо для понимания генетической основы признаков, которые растения разделяют, и тех, которые делают их уникальными», — сказала Ван Ли.

Более 99% видов наземных растений всё ещё не имеют высококачественных референсных геномов, что ограничивает эволюционные и генетические исследования.

Цель PLANeT — заполнить этот пробел путём систематического отбора образцов растительных групп на ключевых таксономических уровнях, для которых в настоящее время отсутствуют референсные геномы. По словам Ван Ли, используя филогеномные методы, исследователи планируют построить высокоразрешенное филогенетическое древо наземных растений.

Обработка и анализ огромных объёмов геномных данных, генерируемых проектом, представляет собой ещё одну серьёзную проблему. Для ускорения прогресса PLANeT интегрирует искусственный интеллект в свою исследовательскую структуру.

«Подобно тому, как языковые модели учатся грамматике и смыслу из большого количества текста, геномные языковые модели могут выучить "общий язык" растений», — объяснила Ван Ли.

Анализируя десятки тысяч растительных геномов, системы ИИ будут обучены распознавать консервативные паттерны последовательностей ДНК, регуляторные сети и функциональные модули, встроенные в последовательности ДНК.

Эти данные также могут предоставить бесценные стратегии для сохранения биоразнообразия. Традиционные усилия по сохранению часто ограничены недостаточными полевыми наблюдениями. Однако геномная информация позволяет учёным эффективно идентифицировать виды с генетической эрозией, что даёт возможность оценивать риск вымирания и разрабатывать более обоснованные стратегии защиты биоразнообразия.

Ван Ли сообщила, что проект уже завершил сборку геномов для репрезентативных видов из всех отрядов покрытосеменных растений.

«Наши цели включают идентификацию 1000 биоактивных природных соединений для открытия лекарств, обнаружение 100 потенциальных новых экономически значимых сельскохозяйственных культур и создание одного набора общего языка наземных растений», — заявила она.

Помимо сохранения биоразнообразия, проект позволит улучшить сельскохозяйственные культуры в условиях меняющегося климата. Исследуя гены, важные для устойчивости к болезням, засухе и засолению, исследователи надеются помочь в выведении климатоустойчивых культур, обеспечивая глобальную продовольственную безопасность.

«Мы можем предвидеть, что проект значительно продвинет широкий спектр исследовательских областей — от фундаментальных исследований и сохранения биоразнообразия до улучшения сельскохозяйственных культур и открытия лекарств, вдохновлённых природными соединениями», — сказал Чун Кан, президент Ботанического общества Китая и академик Китайской академии наук.

ИИ: Этот амбициозный проект, сочетающий масштабную геномику и искусственный интеллект, выглядит как важный шаг к системному пониманию царства растений. В перспективе он может принести практическую пользу не только науке, но и сельскому хозяйству, медицине и экологии, что особенно актуально в условиях климатических изменений.