_ Căutătorii de gene descoperă gene atipice care controlați mai multe trăsături valoroase ale soiei

O echipă condusă de geneticianul în soia de la Universitatea Purdue, Jianxin Ma, a dezvoltat un nou instrument biotehnologic pentru domesticirea trăsăturilor dezirabile de la soia sălbatică, cum ar fi rezistența la dăunătorii insectelor de frunze. Utilizarea unor astfel de instrumente, numite domesticire de novo, face mai ușor pentru oamenii de știință să creeze îmbunătățiri ale culturilor din boabele de soia sălbatice.

„Domesticarea unei culturi de specialitate din progenitorul său sălbatic obișnuia să dureze fermierii antici mii de ani. Acum s-ar putea să ne ia doar câțiva ani”, a spus Ma, profesor de agronomie și Indiana Soybean Alliance Endowed Chair in Soybean Improvement. Folosind rude de soia sălbatică, oamenii de știință pot folosi metode de editare a genelor pentru a modifica genele care creează noi soiuri mai potrivite pentru producția agricolă.

Făcând acest lucru posibil este descoperirea a două gene ARN lungi necodante (lncRNA) cu un proprietate neobișnuită. Genele au același locus genetic - se așează una lângă alta pe același cromozom. Dar aceste gene controlează mai multe trăsături. În general, o genă controlează o trăsătură.

Ma și 12 coautori de la Purdue și alte instituții din SUA și China și-au raportat rezultatele în Nature Genetics. Studiul identifică primele gene lungi de ARN necodificatoare din orice specie domestică de plante sau animale care pot fi vizate pentru selecția umană.

Coautorul Blake Meyers de la Universitatea din California, Davis, a subliniat modul în care lucrarea a integrat diferite abordări și descoperiri legate de lncRNA.

„Folosirea unei abordări mai tradiționale a cartografierii trăsăturilor agronomice la soia a condus la descoperirea unei baze moleculare unice, comune. Trăsăturile sunt diverse și includ dimensiunea frunzelor și a tulpinii, dar și rezistența la insecte”, a spus Meyers, un profesor distins de științe a plantelor la UC Davis.

„Se pare că aceste trăsături sunt reglementate într-un mod neobișnuit, de gene care nu par să producă o proteină, spre deosebire de majoritatea genelor și, în schimb, produc ARN-uri lungi necodificatoare, laboratorul lui Jianxin a făcut o muncă minunată în caracterizarea mecanismului de reglare și a pașilor care au condus la apariția evolutivă a acestui locus genetic unic”, a spus Meyers.

Coautorul Randall Nelson. , profesor emerit de creșterea soiei la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign, a lăudat sinergia dintre programele de cercetare care au produs rezultate puțin probabil să fi fost atinse individual.

„Programul meu se bazează în mare parte pe teren și am dezvoltat un populație unică de linii de la o încrucișare între soia și soia sălbatică pentru a mapa genele asociate cu domesticirea. Laboratorul lui Jianxin a reușit să utilizeze în mod creativ aceste linii pentru a identifica un nou control genetic al diferențelor majore dintre soia și soia sălbatică”, a spus Nelson.

„Aceste rezultate contribuie nu numai la înțelegerea modurilor alternative de control genetic, dar și De asemenea, adaugă la înțelegerea noastră despre domesticire", a spus el. "În viitor, aceste rezultate vor ajuta în procesul de utilizare a diversității genetice neexploatate a soiei sălbatice."

Fermierii antici au domesticit soiul modern produs pe scară largă. de soia – numită Glycine max, de la Glycine soja, o specie sălbatică – cu secole în urmă Genele lncRNA recent descoperite sunt foarte exprimate în boabele de soia sălbatice.

„Foarte exprimate înseamnă că pot face mai multe copii ale ARN-ului mesager. structuri specifice pentru a produce mai multe copii ale ARN-ului mic, care inhibă expresia mai multor gene care codifică proteine ​​care stau la baza acestor trăsături legate de domesticire. Dar acele două gene sunt slab exprimate în boabele de soia cultivate", a spus Ma. "Sunt funcționale în soia sălbatică, dar acum nu sunt în soia cultivată, deoarece o mutație a avut loc în mod natural".

Soia sălbatică are semințe, flori și frunze minuscule. Totul crește mai mare în soia cultivată. Forma pubescentă de soia cultivată crește, de asemenea, tulpini și frunze mai lungi în forme care conferă rezistență la dăunătorii insectelor, cum ar fi insectele de frunze.

În domesticirea culturilor, fermierii selectează plante pentru a le crește adecvarea pentru cerințele umane. Ei caută trăsături precum gustul și plantele cu semințe mai mari și mai multe care duc la un randament mai mare. Procesul de domesticire, totuși, reduce diversitatea genetică, fundamentul reproducerii moderne.

Soia domestică modernă suferă de această diversitate genetică redusă, punând o nouă urgență înțelegerii diversității genetice mai largi a speciilor sălbatice. Cu cunoștințele despre genele responsabile pentru diferite trăsături, geneticienii din soia pot folosi metode moleculare pentru a le integra în noile soiuri domesticite.

Tehnologia de editare genetică le sporește capacitatea de a transpune cercetarea de bază în dezvoltarea de noi soiuri de soia cu compoziție îmbunătățită a semințelor, trăsături nutriționale, conținut de ulei, proteine ​​și aminoacizi esențiali, de exemplu.

„Considerăm echipa noastră ca fiind căutători de gene pentru a găsi variații genetice pentru a reproduce boabe de soia mai bune pentru fermierii din Indiana și din întreaga țară. ”, a spus Ma. „Laboratorul și colegii noștri au identificat anterior mai multe gene care stau la baza altor trăsături legate de domesticire. Aceste cunoștințe colectate au făcut posibilă domesticirea de novo a soiei sălbatice și a rudelor sale.”

(Fluierul)