_ Noi instrumente genomice pentru trei instrumente moderne soiurile de bumbac ar putea ghida viitoarele eforturi de ameliorare

Trăim într-o lume în continuă schimbare și în creștere. Clima în schimbare, dăunătorii emergenti și alți factori de stres de mediu pun presiune asupra culturilor de numerar care hrănesc și alimentează lumea. Pe măsură ce ne cursăm pentru a satisface cererea în creștere pentru culturi durabile și de înaltă calitate pentru alimente și fibre, genomica devine un instrument puternic în luptă. Înțelegând codurile genetice ale plantelor, cercetătorii și amelioratorii pot dezvolta culturi cu randamente crescute, rezistență îmbunătățită la dăunători și boli și o adaptabilitate mai mare la provocările de mediu.

Ameliorarea bazată pe genom beneficiază în primul rând culturile existente de înaltă calitate. resurse genomice, cum ar fi orezul și grâul. Cu toate acestea, culturile cu resurse genomice mai puțin mature trebuie să continue să se bazeze pe metodele tradiționale de ameliorare, care uneori suferă din cauza lipsei de diversitate genomică în cadrul populațiilor de reproducție.

Bumbacul, o cultură de bani vitală la nivel mondial, nu are o genomică robustă. resurse. Industria bumbacului este o afacere mare, cu un impact economic global de 600 de miliarde de dolari și oferă locuri de muncă pentru peste 250 de milioane de oameni. Producția de succes de bumbac se bazează pe soiuri de bumbac cu caracteristici dezirabile, cum ar fi randament ridicat, calitate bună a fibrei, rezistență la dăunători și boli și toleranță la secetă.

„Amelioratorii de bumbac au îmbunătățit randamentul și calitatea fibrelor de-a lungul anilor folosind metode tradiționale de ameliorare. ”, spune Jeremy Schmutz, co-director al Centrului de secvențiere a genomului HudsonAlpha, care lucrează la genomica bumbacului de peste un deceniu. „Obținerea de îmbunătățiri suplimentare poate fi dificilă pentru ei din cauza lipsei de variație genetică în bumbacul modern domesticit. Crearea de noi instrumente genomice pentru industrie va ajuta să ducă îmbunătățirile bumbacului la următorul nivel.”

Oamenii de știință de la HudsonAlpha Institutul pentru Biotehnologie Genome Sequencing Center (GSC) și alți colaboratori și-au propus să creeze secvențe de genom de înaltă calitate pentru trei soiuri importante de bumbac, oferind resursele genomului necesare pentru crescătorii de bumbac. Rezultatele au fost publicate recent în Nature Plants.

„Cercetarea asupra bumbacului s-a bazat în mare măsură pe un genom de referință, „TM1”, o varietate de bumbac care nu mai este utilizată pe scară largă în programele de reproducere”, spune Avinash Sreedasyam, dr., primul autor al manuscrisului. „Pentru ca reproducerea moleculară să beneficieze industriei bumbacului, trebuie să existe multe genome variate care să reprezinte diversitatea soiurilor de bumbac. Acest studiu a generat genomi de referință de înaltă calitate pentru trei soiuri moderne de bumbac upland și a actualizat genetica bumbacului „TM-1”. referință standard.”

Analiza inițială a noilor genomi de referință a produs informații importante despre calitatea fibrelor. Ansamblurile genomului extrem de precise și complete au fost folosite pentru a identifica materialul genetic din bumbacul Pima (cunoscut pentru calitatea superioară a fibrei) în cadrul soiurilor moderne de bumbac. Segmente mici din fiecare genom au fost comparate atât cu genomul Pima, cât și cu cel al bumbacului de referință.

Segmentele care se potriveau cu Pima mai mult decât cu bumbacul de referință au fost clasificate ca potențiale introgresiuni, sugerând că ADN-ul Pima a fost încorporat în genetica modernă a bumbacului. inventa. Cunoașterea acestor introgresiuni Pima îi va ajuta pe crescători să selecteze eficient descendenții cu acești markeri genetici legați de calitatea fibrei în programele lor de reproducere.

„Exploarea secvențierii de trecere joasă relativ ieftină alături de acești genomi dă putere crescătorilor să selecteze rapid descendenții, ", spune Sreedasyam. „Acest lucru nu numai că va economisi timp, dar va reduce și costurile asociate cu fenotiparea tradițională a fibrelor, un proces laborios care necesită de obicei sute până la mii de mostre pe ciclu de reproducere”.

Aceste descoperiri evidențiază importanța utilizării ansamblurilor detaliate ale genomului pentru a descoperi variații genetice care pot îmbunătăți programele de creștere a bumbacului. Cu cât aceste noi genomi de înaltă calitate sunt folosite pentru studii comparative, cu atât vor apărea mai multe informații despre trăsăturile importante din punct de vedere economic al bumbacului. Resursele genomice descrise în acest studiu reprezintă un plus valoros la setul de instrumente pentru creșterea bumbacului și vor culege beneficii în anii următori.

Colaboratorii acestui proiect includ Don C. Jones, Cotton Incorporated, NC; Peng W. Chee, Universitatea din Georgia, Tifton, GA; Warwick N. Stiller, CSIRO, Unitatea de Cercetare a Bumbacului, Australia; și Fred Bourland, Universitatea din Arkansas, Keiser, AR.

(Fluierul)