Vísindamenn rekja 200 milljón ára gömul erfðamengi til að rækta loftslagsþolnar nytjajurtir

Vísindamenn hafa endurgerð fornar erfðamengi plantna sem eru meira en 200 milljón ára gömul og notað þau til að finna um 100 genaafbrigði sem hjálpuðu hveiti og byggi að aðlagast breyttu loftslagi í gegnum 10.000 ára ræktunarsögu mannsins. Þessi afbrigði gætu flýtt fyrir ræktun nytjajurta sem þola heitari og þurrari vaxtarskilyrði.

Fornerfðafræði mætir nútímaræktun

Rannsóknin, sem leidd var af teymum hjá INRAE, háskólanum í Clermont Auvergne og frönsku rannsóknarstofnuninni CNRS, var birt í tveimur greinum í Molecular Plant og Nature Plants. Með því að bera saman erfðamengi 84 nútíma blómplantna endurgerðu vísindamennirnir tíu upprunaleg fornerfðamengi sem tákna sameiginlega forfeður núverandi nytjajurta. Þeir skönnuðu síðan 1.420 nútíma afbrigði af hveiti og byggi, ásamt fornum hveitileifum sem eru 5.000 ára gamlar, til að bera kennsl á genaafbrigði sem báðar korntegundirnar varðveittu óháð hver annarri undir svipuðum umhverfisþrýstingi.bioengineer+3

Rökin eru einföld: hveiti og bygg voru ræktuð á sama svæði, frjósama hálfmánanum, á svipuðum tíma og undir sömu loftslagsskilyrðum. Þegar tvær tegundir sem ræktaðar eru óháð hver annarri enda með sömu genaafbrigði, eru þau afbrigði sterkir frambjóðendur til að knýja fram raunverulega aðlögun að þurrkum, hita og óreglulegri úrkomu.phys

Staðfest markmið og opin verkfæri

Í hveiti staðfesti teymið þrjú gen sem áður höfðu verið skilgreind í öðrum tegundum. Tvö hafa áhrif á uppskeru og blómgunartíma, eiginleika sem ræktendur stjórna nú þegar, á meðan það þriðja gegnir hlutverki í erfðastjórnun, það er hvernig gen eru virkjuð eða óvirkjuð. Sú staðfesting að þessi gen virki yfir tegundamörk er kjarninn í loforði rannsóknarinnar: í stað þess að rannsaka hverja nytjajurt fyrir sig geta ræktendur notað vörulista varðveittra gena sem brú á milli tegunda.newsminimalist+1

Til að gera niðurstöðurnar aðgengilegar gáfu vísindamennirnir út tvö verkfæri með opnum aðgangi. AGR (Ancestral Genome Reconstruction) gerir notendum kleift að endurgera útdauð fornerfðamengi út frá samanburði á nútíma erfðamengjum, á meðan OrthoViewer býður upp á gagnagrunn yfir varðveitt gen í öllum 84 tegundunum sem rannsakaðar voru, þar sem 1.142 gen með skjalfestum landbúnaðarlegum hlutverkum eru samþætt.phys+1

Frá korni til víðtækara verkfærakistu

Aðferðin takmarkast ekki við hveiti og bygg. Þar sem fornerfðamengin spanna tugi grasafræðilegra ætta er hægt að útvíkka vinnuflæðið til annarra mikilvægra nytjajurta. Teymin eru nú þegar að beita þessu á hrísgrjón, maís og dúrru.phys+1

"Að skilja hvernig genaafbrigði hafa þróast í gegnum ræktun og val á plöntu- og dýrategundum sem skipta máli fyrir landbúnað gerir okkur kleift að bera kennsl á þau sem hafa verið valin yfir tegundamörk í umhverfi með sömu loftslagsskilyrðum," sagði Jérôme Salse, rannsóknarstjóri hjá INRAE. Þessi afbrigði, sagði hann, eru "áhugaverð fyrir val á arfgerðum sem eru aðlagaðar að núverandi áskorunum loftslagsbreytinga og landbúnaðarvistfræðilegra umskipta."phys