ทีมงานระดับนานาชาติที่นำโดย Plant Phenotyping and Imaging Research Center (P2IRC) ที่มหาวิทยาลัย Saskatchewan (USask) และนักวิจัยจาก Agriculture and Agri-Food Canada (AAFC) ได้ถอดรหัสจีโนมเต็มรูปแบบสำหรับโรงงานมัสตาร์ดดำ ซึ่งเป็นงานวิจัยที่จะก้าวหน้า การเพาะพันธุ์พืชมัสตาร์ดที่มีเมล็ดพืชน้ำมันและเป็นรากฐานสำหรับการปรับปรุงพันธุ์ข้าวสาลี คาโนลาและถั่วเลนทิลให้ดียิ่งขึ้น
ทีมงานที่นำโดยนักวิจัย P2IRC Andrew Sharpe และ Isobel Parkin
ใช้เทคโนโลยีการจัดลำดับจีโนมใหม่ (Nanopore) ซึ่งส่งผลให้ “อ่าน” ลำดับ DNA และ RNA เป็นเวลานานโดยให้ข้อมูลสำหรับการเพาะพันธุ์พืชที่ไม่เคยมีมาก่อน ผลการวิจัยได้รับการเผยแพร่ในวันนี้ใน Nature Plants
“งานนี้ถือเป็นรูปแบบใหม่สำหรับการสร้างจีโนมอื่นๆ สำหรับพืชผล เช่น ข้าวสาลี คาโนลา และถั่วเลนทิล โดยพื้นฐานแล้ว มันเป็นสูตรสำหรับการสร้างลำดับจีโนมที่เหมาะกับพืชผลใดๆ” ชาร์ป ผู้อำนวยการ P2IRC กล่าว
“ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเราสามารถได้รับข้อมูลจีโนมที่มีคุณภาพเท่ากันและระดับข้อมูลเกี่ยวกับความแปรผันทางพันธุกรรมสำหรับพืชผลที่สำคัญทั้งในประเทศและต่างประเทศเหล่านี้ ซึ่งหมายความว่าเราสามารถทำให้การผสมพันธุ์มีประสิทธิภาพมากขึ้น เพราะเราสามารถเลือกยีนสำหรับลักษณะเฉพาะที่ต้องการได้ง่ายขึ้น”
Sharpe กล่าวว่าทีมของเขากำลังใช้แพลตฟอร์มซอฟต์แวร์นี้ใน Omics and Precision Agriculture Lab (OPAL) ที่ USask Global Institute for Food Security (GIFS) เพื่อจัดลำดับจีโนมพืชผลที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนมากขึ้น
มัสตาร์ดดำ (Brassica nigra) ซึ่งใช้กันทั่วไปในรูปแบบเมล็ดพืชเป็นเครื่องเทศในการปรุงอาหาร ปลูกในอนุทวีปอินเดียและมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับพืชมัสตาร์ดและคาโนลาที่ปลูกในแคนาดา การวิจัยให้มุมมองที่ชัดเจนขึ้นและมีความละเอียดสูงขึ้นสำหรับยีนของพืช และช่วยให้นักวิจัยและพ่อพันธุ์แม่พันธุ์มีมุมมองที่ชัดเจนมากขึ้นว่ายีนใดมีหน้าที่รับผิดชอบลักษณะใด
การรวมยีนที่เกิดขึ้นสำหรับมัสตาร์ดดำยังช่วยอธิบายว่าจีโนมของมัสตาร์ดสีดำนั้นแตกต่างจากจีโนมของพันธุ์พืชที่ใกล้เคียงกันอย่างไร เช่น กะหล่ำปลี หัวผักกาด และคาโนลา
ทีมงานยังได้ค้นพบหลักฐานโดยตรงครั้งแรกของ centromeres ที่ใช้งานได้ โครงสร้างบนโครโมโซมที่จำเป็นสำหรับความอุดมสมบูรณ์ของพืช และตรวจพบส่วนอื่นๆ ก่อนหน้านี้ที่ยากต่อการระบุบริเวณของจีโนม ความรู้นี้เป็นพื้นฐานสำหรับการปรับปรุงการผลิตพืชผล
Parkin ผู้ช่วยศาสตราจารย์ของ USask และสมาชิก P2IRC กล่าวว่าการใช้ข้อมูลลำดับการอ่านที่ยาวนานช่วยให้สามารถเข้าถึงคุณลักษณะที่ซ่อนอยู่ก่อนหน้านี้ของจีโนมพืชได้อย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน
“สิ่งนี้ไม่เพียงให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิวัฒนาการของพืชผลเท่านั้น แต่ยังช่วยให้สามารถระบุรูปแบบโครงสร้างใหม่ ๆ ซึ่งตอนนี้เป็นที่รู้จักว่ามีบทบาทสำคัญในการควบคุมลักษณะทางการเกษตรที่สำคัญหลายอย่าง” Parkin ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์การวิจัยชั้นนำของ AAFC Saskatoon Research Center กล่าว
พวกเขายังพบในลำดับสำเนาหลายชุดของยีนบางตัวที่แสดงลักษณะเฉพาะ นี่อาจหมายความว่าลักษณะบางอย่าง เช่น การดื้อต่อเชื้อรา สามารถแสดงออกได้อย่างแข็งแกร่งยิ่งขึ้นผ่านยีนหลายตัว
สมาชิก USask คนอื่น ๆ ในทีม ได้แก่ นักวิจัย GIFS Zahra-Katy Navabi และผู้เชี่ยวชาญด้านชีวสารสนเทศ Chu Shin Koh สมาชิกในทีมคนอื่นๆ ได้แก่ Sampath Perumal นักศึกษาปริญญาเอกเกี่ยวกับ Parkin รวมถึงคนอื่นๆ จาก University of Ottawa, Thompson River University, National Research Council และนักวิจัยจากสหราชอาณาจักรและจีน
“การประกอบจีโนมสำหรับมัสตาร์ดสีดำที่เราได้พัฒนาขึ้นเป็นตัวอย่างที่ดีว่าเทคโนโลยีการจัดลำดับ Nanopore แบบใหม่เผยให้เห็นชีววิทยาของจีโนมที่สำคัญได้อย่างรวดเร็ว” Sharpe กล่าว โดยสังเกตว่าเทคโนโลยีและความสามารถในการจัดลำดับขั้นสูงนี้มีให้สำหรับองค์กรเพาะพันธุ์พืชทั้งภาครัฐและเอกชนผ่าน OPAL ที่ GIFS
การวิจัยได้รับทุนจาก AAFC Canadian Crops Genomics Initiative และ P2IRC รวมถึงการคบหามิตรภาพหลังปริญญาเอกของ Mitacs Elevate
โครงการ P2IRC เป็นศูนย์วิจัยการเกษตรดิจิทัลแบบสหสาขาวิชาชีพที่ได้รับทุนจากกองทุน Canada First Research Excellence Fund และบริหารจัดการโดย GIFS เป้าหมายของศูนย์นี้คือการค้นพบ พัฒนา และส่งมอบเครื่องมือใหม่ๆ และผสานรวมเข้ากับแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์เพื่อเร่งการแพร่พันธุ์ทางดิจิทัล ผลที่ได้จะเป็นพันธุ์พืชใหม่ที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้นต่อความเครียดทางชีวภาพและทางกายภาพ เช่น โรค แมลง และความแห้งแล้ง ทำให้มั่นใจได้ว่าการผลิตอาหารจะยั่งยืน
Credit : aliasrevista.net franxophonie.org talesofmonkeyisland-game.com bronxyouthheard.org dagangasia.net obamastinks.net shauncassidy.net outletbotastimberland.com flying-for-the-cure.org 2014sjordanxilowconcord.com
