Pirmąkart nuskaitė bulvių genomą. Paaiškino, kodėl tai yra tokia gera žinia

Pirkdami bulves turguje šiandien pirkėjai gali grįžti namo su veisle, kurią buvo galima įsigyti dar daugiau nei prieš 100 metų. Tradicinės bulvių veislės yra populiarios. Ir vis dėlto šis pavyzdys taip pat rodo, kad tarp vyraujančių bulvių veislių trūksta įvairovės. Tačiau netrukus tai gali pasikeisti: genetiko Korbiniano Schneebergerio vadovaujamiems mokslininkams pavyko atkurti pirmąjį pilną bulvių genomo rinkinį. Tai atveria kelią naujų, atsparesnių veislių selekcijai.

„Bulvės tampa vis labiau neatsiejama mitybos raciono dalimi visame pasaulyje, įskaitant net tokias Azijos šalis kaip Kinija, kur ryžiai yra tradicinis pagrindinis maisto produktas. Remdamiesi šiuo darbu, dabar pasitelkę genomą galėsime išvesti naujas bulvių veisles, kurios bus produktyvesnės ir atsparesnės klimato kaitai – tai gali turėti didžiulį poveikį užtikrinant aprūpinimą maistu ateinančiais dešimtmečiais“, – aiškina genetikas.

Dėl mažos genetinės įvairovės bulvės ypač jautrios ligoms. Tai gali turėti skaudžių pasekmių, kurios labiausiai pasireiškė per 1840-ųjų badą Airijoje, kai kelerius metus beveik visas bulvių derlius supuvo žemėje, o milijonai žmonių Europoje kentėjo badą vien dėl to, kad vienintelė auginama veislė buvo neatspari naujai atsiradusiam gumbų puviniui.

Šeštajame ir septintajame dešimtmečiuose per Žaliąją revoliuciją mokslininkams ir augalų selekcininkams pavyko gerokai padidinti daugelio pagrindinių mūsų maistinių augalų – pavyzdžiui, ryžių ar kviečių – derlių. Tačiau bulvių derlingumas nepadidėjo, o pastangos išvesti naujas veisles, kurios duotų didesnį derlių, iš esmės nesėkmingos iki šiol.

Priežastis paprasta, tačiau ją sunku įveikti – bulvės iš „tėvo“ ir „motinos“ paveldi ne po vieną kiekvienos chromosomos kopiją, o po dvi kiekvienos chromosomos kopijas, iš kiekvieno iš „tėvų“ – todėl jos priskiriamos rūšiai, turinčiai keturias kiekvienos chromosomos kopijas (tetraploidams). Keturios kiekvienos chromosomos kopijos taip pat reiškia keturias kiekvieno geno kopijas, todėl sukurti naujas veisles, kurios pasižymėtų norimu individualių savybių deriniu labai sudėtinga ir ilgai trunka. Be to, dėl daugybės kiekvienos chromosomos kopijų bulvių genomo rekonstrukcija buvo daug didesnis techninis iššūkis nei žmogaus genomo rekonstrukcija.

Tyrėjai įveikė šią ilgametę kliūtį naudodami paprastą, bet elegantišką triuką. Užuot bandę atskirti keturias, dažnai labai panašias, chromosomų kopijas vieną nuo kitos, K.Schneebergeris kartu su kolega Hequanu Sunu ir kitais bendradarbiais apėjo šią problemą sekvenuodami didelio kiekio atskirų žiedadulkių ląstelių DNR. Skirtingai nei visose kitose ląstelėse, kiekvienoje žiedadulkės ląstelėje yra tik dvi atsitiktinės kiekvienos chromosomos kopijos. Tai palengvino viso genomo sekos atkūrimą.

Apžvelgus visą kultūrinių bulvių DNR seką, galima labai palengvinti selekciją – ir to jau daugelį metų siek tiek mokslininkai, tiek augalų selekcininkai. Turėdami šią informaciją, mokslininkai dabar gali lengviau nustatyti genų variantus, lemiančius pageidaujamus ar nepageidaujamus bulvės požymius.

Parengta pagal mpg.de