Norwichi uurimispargi teadlased on koostöös Hiina kolleegidega välja töötanud uued tehnikad, mis aitavad genoomikat rakendada täiustatud põllukultuuride aretamisel, mis on vajalikud toiduga kindlustatuse tagamiseks tulevikus. Rapsi keerulist genoomi lahkades on nad suutnud koostada genoomi kaardid, mida on vaja ennustavaks aretuseks.
Traditsiooniline aretus hõlmab kahe sordi ristamist ja parimate järglaste hulgast väljavalimist. Ennustav aretus on arenenum tehnika, mille käigus tuvastatakse konkreetsed genoomi osad, mis kõige tõenäolisem alt sisaldavad kasulikke geene.
Genoomiline sekveneerimine ja geneetiliste seoste kaartide kättesaadavus võivad ennustavates aretuspüüdlustes mängida olulist rolli, sidudes kasulikud tunnused genoomi teatud osadega. Teadlased ja aretajad kasutavad geneetilisi markereid sidekaartide koostamiseks, mis aitavad tuvastada kasulikke geene. Need on olulised ka markeriga toetatavas põllukultuuride aretuses, kus kaardid ja markerid võivad oluliselt kiirendada uute täiustatud tunnuste aretamist.
Kuid võtmekultuuride, nagu leivanisu ja raps, puhul on seda tüüpi genoomikal põhineva ennustava põllukultuuride aretuse kasutamine tõsiselt takistatud nende liikide keerukate genoomide tõttu. Paljud olulised põllukultuurid on polüploidsed, millel on mitu kromosoomikomplekti. Näiteks leivanisu sisaldab kolme paari kromosoome, mis on saadud mitmest hübridisatsioonist, mis toimus kahe teise nisuliigi vahel suhteliselt hiljuti. Selle probleemi lahendamiseks ühendas BBSRC strateegiliselt toetatud John Innesi keskuse ja genoomianalüüsi keskuse (TGAC) meeskond geneetiliste seoste kaartide koostamiseks erinevatest allikatest pärit järjestusandmed.
Professor Ian Bancrofti juhitud meeskond töötas rapsi kallal, mis lisaks sellele, et on oluline õlikultuur, mängib võtmerolli ka külvikordade strateegiates. Selle õlil on tööstuslikud rakendused ja selle põhku saab kasutada biokütuse tootmiseks. Nagu leivanisul, on ka rapsil (Brassica napus) keeruline genoom, kuna see on hiljuti moodustatud sugulasliikidest Brassica rapa ja Brassica oleracea.
Rühma vastu võetud strateegia hõlmab rapsi kohta saadaolevate järjestuste andmete integreerimist selle esivanemate eellasrakkude ja ka kaugema suguluses olevate liikide järjestuste andmetega, mille kohta on saadaval kvaliteetsed genoomijärjestuse andmed. näide taim Arabidopsis thaliana.
Selle asemel, et üritada järjestada DNA-d, keskendus meeskond geneetilise koodi väljendamisel DNA-st transkribeeritud RNA-le. Kogu selle transkribeeritud RNA komplekti nimetatakse transkriptoomiks.
TGAC kasutas uuringus Illumina GAII platvormi, luues ekspresseeritud geenidest püsiv alt kõrge kvaliteediga järjestuse andmekogumeid.
Tiim analüüsis noorte lehtede transkriptoomi, mis annab ülevaate kõigist selles koes ekspresseeritud geenidest. Järjestuse variatsiooni kasutades suutsid teadlased koostada rapsi geneetilise seose kaardid, tuvastades lõpuks üle 23 000 markeri. See võimaldas neil viia rapsi genoom kooskõlla Arabidopsis thaliana genoomiga ja samuti järjestada andmeid rapsi kahe eellasliigi kohta.
See polüploidsete põllukultuuride genoomi lahkamise meetod on tõenäoliselt samavõrra rakendatav ka muude oluliste põllukultuuride puhul. Leivanisu on selleks parim kandidaat, kasutades Arabidopsise asemel mudelheina Brachypodium distachyon.
"Selline õlirapsi genoomi lahkamine avab võimaluse kasutada ennustavaid aretustehnikaid, mis tõesti aitavad täiustatud sortide tootmisel," ütles prof Bancroft.
See uuring avaldati ajakirjas Nature Biotechnology ning seda rahastasid BBSRC, keskkonna-, toidu- ja maaeluasjade osakond ning Hiina riiklik alusuuringute ja arendustegevuse programm.
