Գիտնականները վերականգնել են 200 միլիոն տարվա գենոմներ՝ կլիմայակայուն մշակաբույսեր ստանալու համար

Հետազոտողները վերականգնել են ավելի քան 200 միլիոն տարվա վաղեմության բույսերի գենոմներ և դրանց օգնությամբ բացահայտել են մոտ 100 գենային տարբերակ, որոնք օգնել են ցորենին և գարուն հարմարվել փոփոխվող կլիմային մարդկային մշակության 10 000 տարիների ընթացքում։ Նրանց խոսքով՝ այս տարբերակները կարող են արագացնել ավելի շոգ և չոր պայմաններին դիմակայող մշակաբույսերի սելեկցիան։

Պալեոգենոմիկան և ժամանակակից սելեկցիան

Հետազոտությունը, որը ղեկավարել են INRAE-ի, Կլերմոն-Օվերնի համալսարանի և Ֆրանսիայի CNRS-ի թիմերը, հրապարակվել է Molecular Plant և Nature Plants ամսագրերում։ Համակարգչային եղանակով համեմատելով 84 ժամանակակից ծաղկավոր բույսերի գենոմներ՝ հետազոտողները վերականգնել են տասը «հիմնադիր» պալեոգենոմ, որոնք ներկայացնում են այսօրվա մշակաբույսերի ընդհանուր նախնիներին։ Այնուհետև նրանք ուսումնասիրել են 1420 ժամանակակից ցորենի և գարու տեսակներ, ինչպես նաև 5000 տարվա վաղեմության ցորենի մնացորդներ՝ բացահայտելու այն գենային տարբերակները, որոնք երկու հացահատիկներն էլ անկախաբար պահպանել են նմանատիպ բնապահպանական ճնշումների ներքո:bioengineer+3

Տրամաբանությունը պարզ է. ցորենը և գարին ընտելացվել են նույն տարածաշրջանում՝ «Բերրի մահիկում», մոտավորապես նույն ժամանակահատվածում և նույն կլիմայական սահմանափակումների ներքո։ Երբ երկու անկախ սելեկցիոնացված տեսակներ հանգում են նույն գենային տարբերակներին, այդ տարբերակները դառնում են երաշտի, շոգի և անկանոն տեղումների նկատմամբ իրական հարմարվողականության ուժեղ թեկնածուներ:phys

Հաստատված թիրախներ և բաց գործիքներ

Ցորենի դեպքում թիմը հաստատել է երեք գեն, որոնք նախկինում բնութագրվել էին այլ տեսակների մոտ։ Երկուսը ազդում են բերքատվության և ծաղկման ժամկետի վրա, իսկ երրորդը դեր է խաղում էպիգենետիկ կարգավորման մեջ։ Այն հաստատումը, որ այս գեները գործում են տեսակների սահմաններից դուրս, հետազոտության հիմնական խոստումն է. յուրաքանչյուր մշակաբույս մեկուսացված ուսումնասիրելու փոխարեն սելեկցիոներները կարող են օգտագործել պահպանված գեների կատալոգը որպես թարգմանչական կամուրջ:newsminimalist+1

Արդյունքները լայնորեն հասանելի դարձնելու համար հետազոտողները թողարկել են երկու բաց հասանելիության գործիք։ AGR-ը (Ancestral Genome Reconstruction) օգտվողներին թույլ է տալիս վերականգնել անհետացած պալեոգենոմները, իսկ OrthoViewer-ը տրամադրում է ուսումնասիրված բոլոր 84 տեսակների պահպանված գեների տվյալների բազա՝ ինտեգրելով 1142 գյուղատնտեսական գործառույթ ունեցող գեներ:phys+1

Հացահատիկներից դեպի ավելի լայն գործիքակազմ

Այս մեթոդը չի սահմանափակվում միայն ցորենով և գարիով։ Քանի որ պալեոգենոմները ընդգրկում են տասնյակ բուսաբանական ընտանիքներ, աշխատանքային ընթացքը կարող է տարածվել այլ հիմնական մշակաբույսերի վրա։ Թիմերն արդեն կիրառում են այն բրնձի, եգիպտացորենի և սորգոյի դեպքում:phys+1

«Հասկանալը, թե ինչպես են գենային տարբերակները էվոլյուցիայի ենթարկվել գյուղատնտեսական նշանակության բույսերի և կենդանիների ընտելացման և ընտրության ընթացքում, հնարավորություն է տալիս բացահայտել այն տարբերակները, որոնք ընտրվել են տարբեր տեսակների մեջ՝ նույն կլիմայական սահմանափակումներով միջավայրերում», — ասել է INRAE-ի հետազոտությունների տնօրեն Ժերոմ Սալսեն։ Նրա խոսքով՝ այդ տարբերակները «հետաքրքիր են կլիմայի փոփոխության և ագրոէկոլոգիական անցման ժամանակակից մարտահրավերներին հարմարված գենոտիպերի ընտրության համար»:phys