Forskere sporer 200 millioner år gamle genomer for å utvikle klimarobuste vekster

Forskere har rekonstruert forfedres plantegenomer som er mer enn 200 millioner år gamle, og brukt dem til å identifisere rundt 100 genvarianter som hjalp hvete og bygg med å tilpasse seg skiftende klima gjennom 10 000 år med menneskelig dyrking. De mener disse variantene kan fremskynde foredlingen av vekster som tåler varmere og tørrere vekstforhold.

Paleogenomikk møter moderne foredling

Studien, ledet av team ved INRAE, Universitetet i Clermont Auvergne og franske CNRS, ble publisert i to artikler i Molecular Plant og Nature Plants. Ved å sammenligne 84 moderne genomer fra blomsterplanter beregningsmessig, rekonstruerte forskerne ti paleogenomer som representerer felles forfedre til dagens avlingsarter. De skannet deretter 1420 moderne hvete- og byggsorter, sammen med eldgamle hvetefunn som dateres 5000 år tilbake, for å identifisere genvarianter som begge kornslagene uavhengig av hverandre har beholdt under lignende miljømessig press.bioengineer+3

Logikken er enkel: hvete og bygg ble domestisert i samme region, den fruktbare halvmåne, omtrent på samme tid og under de samme klimatiske begrensningene. Når to uavhengig foredlede arter konvergerer mot de samme genvariantene, er disse variantene sterke kandidater for å drive reell tilpasning til tørke, varme og uregelmessig nedbør.phys

Validerte mål og åpne verktøy

I hvete validerte teamet tre gener som tidligere var karakterisert i andre arter. To påvirker avling og blomstringstid, egenskaper foredlere allerede manipulerer, mens det tredje spiller en rolle i epigenetisk regulering, altså hvordan gener slås av eller på. Bekreftelsen på at disse genene fungerer på tvers av artsgrenser er sentral for studiens potensial: i stedet for å studere hver vekst isolert, kan foredlere bruke den konserverte genkatalogen som en bro.newsminimalist+1

For å gjøre resultatene bredt tilgjengelige, har forskerne lansert to åpne verktøy. AGR (Ancestral Genome Reconstruction) lar brukere rekonstruere utdødde paleogenomer fra moderne genom-sammenligninger, mens OrthoViewer tilbyr en database over konserverte gener på tvers av alle 84 studerte arter, og integrerer 1142 gener med dokumenterte agronomiske funksjoner.phys+1

Fra korn til en bredere verktøykasse

Metoden er ikke begrenset til hvete og bygg. Fordi paleogenomene spenner over dusinvis av botaniske familier, kan arbeidsflyten utvides til andre basisvekster. Teamene bruker den allerede på ris, mais og sorghum.phys+1

"Å forstå hvordan genvarianter har utviklet seg i løpet av domestisering og seleksjon av plante- og dyrearter av landbruksinteresse, gjør oss i stand til å identifisere de som har blitt selektert på tvers av arter i miljøer med de samme klimabegrensningene," sier Jérôme Salse, forskningsdirektør ved INRAE. Disse variantene, sier han, er "av interesse for seleksjon av genotyper tilpasset dagens utfordringer med klimaendringer og den agroøkologiske overgangen."phys