นักวิทยาศาสตร์ได้จัดลำดับจีโนมสนิมของถั่วเหลืองในเอเชีย แต่สิ่งนี้มีความหมายต่ออุตสาหกรรมเมล็ดพันธุ์อย่างไร? ในเดือนกันยายน 2019 ความร่วมมือด้านการวิจัยระดับนานาชาติประกาศว่าประสบความสำเร็จในการรวบรวมลำดับจีโนมคุณภาพอ้างอิงที่สมบูรณ์ของPhakopsora pachyrhiziซึ่งเป็นเชื้อก่อโรคจากเชื้อราที่ทำให้เกิดสนิมถั่วเหลืองในเอเชีย (ASR) ซึ่งส่งผลกระทบร้ายแรงต่อการผลิตถั่วเหลือง ซึ่งเป็นพืชที่มีความสำคัญระดับสากลด้วย 380 ล้านตันที่ผลิตได้ทั่วโลก สนิมถั่วเหลืองเป็นภัยคุกคามต่อการผลิตถั่วเหลืองของสหรัฐฯ และเป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับผู้ปลูกถั่วเหลืองทั่วโลก
จีโนมอ้างอิงคุณภาพสูงมีความแตกต่างจากจีโนมแบบร่างโดยความสมบูรณ์
(ช่องว่างจำนวนน้อย) ข้อผิดพลาดจำนวนน้อยและเปอร์เซ็นต์ของลำดับที่ประกอบเป็นโครโมโซมสูง เชื้อราP. pachyrhiziมีจีโนมที่ซับซ้อนและมีขนาดใหญ่ ประกอบด้วยองค์ประกอบที่ทำซ้ำ 93% ซึ่งเป็นระดับของความซับซ้อนที่ทำให้ความคืบหน้าในการหาลำดับของเชื้อโรคนี้ล่าช้า และต้องการเทคโนโลยีการจัดลำดับยุคหน้าล่าสุดเพื่อให้งานเสร็จสมบูรณ์
กลุ่มงานวิจัยระดับนานาชาติที่อยู่เบื้องหลังความพยายามนี้ประกอบด้วยพันธมิตรด้านการวิจัยและอุตสาหกรรม 11 ราย นอกจากมูลนิธิ 2Blades และ The Sainsbury Laboratory แล้ว พันธมิตรที่เข้าร่วมได้แก่ KeyGene, the Joint Genome Institute (JGI), Bayer AG, Syngenta AG, the Brazilian Company of Agricultural Research (Embrapa), l’Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) – ฝรั่งเศส), มหาวิทยาลัยเยอรมันแห่ง Hohenheim และ RWTH Aachen และ Federal University of Viçosa (บราซิล)
จีโนมเซอร์ไพรส์
เมื่อเข้าสู่โครงการ นักวิจัยสันนิษฐานว่าพวกเขาจะทำงานกับเชื้อราที่มีจีโนมขนาดเล็กคล้ายกับเชื้อราอื่นๆ ที่มีคู่เมกะเบสประมาณ 50 คู่ (50 Mb) อย่างรวดเร็ว เห็นได้ชัดว่าP. pachyrhiziมีจีโนมขนาดใหญ่ บางทีอาจมีขนาดใหญ่ถึง 1,000 Mb ซึ่งมากกว่าที่คาดไว้ถึง 20 เท่า นั่นคือความประหลาดใจครั้งแรกของนักวิจัย ข้อมูลนี้อาจบอกเป็นนัยถึงการเติมเต็มของยีนในสนิมถั่วเหลืองที่มีขนาดใหญ่กว่าในราสนิมอื่นๆ จนถึงตอนนี้ จำนวนยีนที่รายงานในราสนิมอยู่ระหว่าง 15,000 ถึง 20,000 ยีน ความประหลาดใจที่สองของนักวิจัยคือประเภทของข้อมูลทางพันธุกรรมที่มีอยู่ในจีโนม
“จีโนมของเชื้อโรคนั้นใหญ่และซับซ้อนมากจนไม่มีองค์กรใดสามารถดำเนินโครงการให้เสร็จสมบูรณ์ได้ มันเกินความสามารถของเรา ดังนั้นเราจึงตัดสินใจรวมทรัพยากรของเราและทำให้ทุกอย่างเปิดเผยต่อสาธารณะ” van Esse อธิบาย “จีโนมขนาดใหญ่ขัดขวางความคืบหน้าจนกว่า KeyGene จะจัดหาเทคโนโลยีโปรโตคอลการแยกดีเอ็นเอที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงและอ่านมายาวนาน เพื่อให้เราสามารถขยายลำดับที่ซ้ำๆ เหล่านั้นและการประกอบจีโนมได้ การรวมข้อมูลทั้งหมดของพันธมิตรเข้าด้วยกัน ทำให้เราสามารถรวบรวมจีโนมคุณภาพสูงและใส่คำอธิบายประกอบเนื้อหายีนซึ่งเราสามารถเรียนรู้ได้มากมาย ทั้งหมดนี้เป็นเวลา 10 ปีในการสร้าง เป็นเรื่องยาวของการเรียนรู้ว่าจีโนมนี้ซับซ้อนเพียงใด ได้นำนักชีวสารสนเทศและนักชีววิทยาที่ดีที่สุดของเรามารวมกัน”
ในขณะที่นักวิจัยจีโนมในขั้นต้นพบกลุ่ม DNA ซ้ำๆ กันยาวๆ ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่แตกต่างกันในสายพันธุ์พืชและสัตว์ สารนี้เพิ่งถูกพิจารณาว่าไม่มีอะไรมากไปกว่าวัสดุขยะที่ไร้ประโยชน์ อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป ฟังก์ชันมักจะถูกกำหนดให้กับ DNA ประเภทนี้ ในทำนองเดียวกัน Van Esse และเพื่อนร่วมงานของเขาสนใจที่จะค้นหาว่าเหตุใดP. pachyrhiziจึงมีจีโนมขนาดใหญ่ที่มีลำดับซ้ำซ้อนจำนวนมาก
“เราเชื่อว่าเนื้อหาจีโนมส่วนใหญ่มีหน้าที่ ในกรณีของ DNA ที่ซ้ำกัน อาจเกี่ยวข้องกับความสามารถของเชื้อโรคในการปรับตัวให้เข้ากับสภาวะต่างๆ ได้รวดเร็วยิ่งขึ้น องค์ประกอบที่ซ้ำซากอาจช่วยเพิ่มความลื่นไหลของจีโนมเพื่อทำการปรับเปลี่ยนที่จำเป็นต่อการอยู่รอด” Van Esse กล่าว
Credit : storenikeairmax.net museodeartesbegijar.com tokaisailing.net krbreims.com morfisbixur.com lockpickingspain.com 2aokhoacnu.net paydexengineering.com portengine.net farmaciaonlinetop.net
