Rajeev K. Varshney z Murdoch University se spojkou arašídů. | Fotografický kredit: Zvláštní ujednání
Tým 19 vědců z Austrálie a Číny odemkl genetický klíč k vývoji odrůd arašídů nebo podzemnice olejné, hlavní potravinové a olejninové plodiny v Indii.
Jejich analýza pánve-genomu, odhalující strukturální variace spojené s velikostí semen a rysy hmotnosti v arašídech (Oblast hypogaa l.), byl publikován v nejnovějším vydání Nature Genetics, recenzovaného vědeckého časopisu.
Vědci z Murdoch University z západní Austrálie, Henan Agricultural University, Šanghajské Jiao Tong University a Shandong Academy of Agricultural Sciences sestavili pan-genom arašídů, které mají sloužit jako základní zdroj pro genetické posílení luštěnin.
Genom pánve představuje celou řadu genů v populaci nebo druhu, který zahrnuje jak jedinečný i sdílený genetický materiál.
Studie označuje tři čínští autoři – Kunkun Zhao, Hongzhang Xue a Guowei Li – jako stejní přispěvatelé. Mezi jeho další autoři patří Annapurna Chitikineni a Rajeev K. Varshney z Murdoch University.
Vědci studovali rozmanitost genomu v celém genomu 269 arašídových přístupů, včetně 61 divokých druhů, land a vylepšených druhů. Zjistili významné genomické variace a zdůraznili dva z nejdůležitějších vlastností, které ovlivňují výnos arašídů: velikost a hmotnost semen.
Přistoupení odkazuje na odlišný vzorek nebo skupinu rostlinného materiálu, obvykle představujícího jediný druh nebo kultivar, odebraný z konkrétního místa v určitém čase. Landrace je místní kultivar vylepšený tradičními zemědělskými metodami.
Sledování vývoje domestikovaných odrůd arašídů od svých divokých příbuzných vědci zjistili, že gen pravděpodobně zodpovědný za regulaci dělení buněk a velikost výtěžku u všech analyzovaných divokých druhů chyběl.
Delece genu
Vědci také zjistili, že odstranění genu, který negativně reguluje velikost osiva, zvětšuje semena.
„Naše chápání molekulárních mechanismů a evolučních faktorů, které ovlivňují velikost a hmotnost arašídového podu, bývalo omezeno. Tato studie nabízí nejkomplexnější genomickou variační zdroj globálně důležitého arašídů a bude neocenitelným nástrojem pro úsilí o chov plodin,“ uvedl Prof. Varshney.
K studii vedl nedostatek jasnosti ohledně genomických přeskupení, jako jsou strukturální změny, které jsou základem velikosti a hmotnosti semen – kritické rysy pro domestikaci a chov.
Vědci předložili komplexní analýzu panového genomu s využitím osmi vysoce kvalitních genomů (dva diploidní divoké, dva tetraploidní divoké a čtyři tetraploidní kultivované arašídy) a obnovovali údaje o 269 přístupných s různými velikostmi semen.
„Identifikovali jsme 1 335 domestikací (strukturální variace) a 190 strukturálních variací spojených s velikostí nebo hmotností semen. Naše studie odhalila, že strukturální variace by mohly ovlivnit expresi genu, funkční dynamiku a nerovnoměrné domestikace mezi dvěma sub-genomy, což nakonec ovlivňuje velikost a hmotnost semen,“ uvedla studie.
Nejpozoruhodnější částí studie byla delece genu AHARF2-2, což má za následek ztrátu dvou dalších genů, což snižuje inhibiční účinek na třetí a podporu expanzi semen.
Za arašídy
Vědci uvedli, že strukturální variace, spolu s jednonukleotidovým polymorfismem a epigenetickými rozdíly, se objevují jako důležité variační rysy přispívající k genetické a fenotypové rozmanitosti pozorované u druhů i mezi nimi. „Porozumění dopadu strukturálních variací na rostlinné fenotypové variace je pro chovatele zásadní pro vývoj vyšších kultivarů,“ uvedli.
Komplexní arašídové genomy, které vyvinuli, vedly k rozsáhlému zdroji genomických variací, které přispívají k klíčovým agronomickým rysům v arašídech. Studie uvedla, že „usnadní pokrok ve vědě o plodinách a chovu arašídů, čímž potenciálně zlepšuje globální bezpečnost potravin“.
„To, co je tento výzkum obzvláště vzrušující, je to, že nabízí nové informace, které lze aplikovat na četné plodiny ekonomického významu, jako je bavlna a řepky,“ řekl Peter Davies, ředitel Murdoch University’s Food Futures Institute.
Publikováno – 29. dubna 2025 06:30
