Натуральный каучук протекает в латексных каналах и защищает растения от насекомых, когда растение травмируется. Для людей это важный ресурс для многих промышленных применений, поскольку он обладает несколькими полезными свойствами, которые невозможно воспроизвести в синтетическом каучуке на нефтяной основе.
Хотя некоторые сорта каучукового дерева дают больше каучука, чем другие, причины этого до сих пор неизвестны. Команда под руководством Минами Мацуи из RIKEN CSRS и Александра Чонга из USM приступила к секвенированию и анализу H. геном brasiliensis.
Как объясняет первый автор Ньок Шон Лау, «геномная информация может показать, какие гены способствуют способности каучукового дерева производить большое количество латекса. Это, в свою очередь, поможет нам вырастить каучуковые деревья с более высокими урожаями."
После секвенирования генома каучукового дерева исследователи сравнили его с геномами других растений семейства Euphobiaceae, таких как маниока и клещевина, и обнаружили, что, хотя они разделяют большой кластер из более чем 12000 семейств генов, почти 2000 семейств генов были уникальными для каучуковое дерево.
Команда искала гены, связанные с самим каучуком и на устойчивость к болезням – два фактора, влияющих на производство каучука. Они обнаружили, что два наиболее распространенных белка, из которых состоит каучук, – фактор удлинения каучука и малая частица каучука – кодируются большим количеством генов, которые сгруппированы вместе в небольшой области генома.
В то время как другие тропические растения также в некоторой степени экспрессируют эти белки, кодирование более восьми раз разными генами является уникальным для H. brasiliensis. Экспрессия генов с помощью кэп-анализа (CAGE) – метод, разработанный в RIKEN – показал, что экспрессия этих белков тканеспецифична, причем экспрессия в латексе более чем в 100 раз выше, чем в листьях.
Команда также обнаружила, что по сравнению с другими членами семейства Euphobiaceae, каучуковое дерево имеет гораздо больше генов, связанных с устойчивостью к болезням, и что эти гены также образуют кластеры в геноме. «Высокое производство латекса, обнаруженное в каучуковом дереве, – предполагает Мацуи, – может быть вызвано скоординированной экспрессией этих генов в сочетании с увеличением количества генов из-за дупликации генов."
«Это открытие поможет улучшить производство латекса, жизненно важной промышленной культуры в Малайзии», – отмечает Чонг. «Что касается USM, мы надеемся продолжить сотрудничество с RIKEN и соответствующими промышленными партнерами, чтобы использовать знания генома для лучшего производства каучука."
Теперь, когда геном известен, Мацуи уже планирует использовать его для дополнительных исследований. «Помимо количества каучука, мы хотим улучшить его качество, изменив пути синтеза каучука и развивая синтетическое биологическое производство каучука с помощью микроорганизмов или зеленых водорослей."