คิวเรื่องตลกซ้ำซากความหลากหลายที่น่าอัศจรรย์ของข้าวโพดไม่ได้เป็นเพียงส่วนลึกของเมล็ด: จีโนมของข้าวโพดที่ใกล้สมบูรณ์เผยให้เห็นความหลากหลายทางพันธุกรรมจำนวนมากอย่างน่าประหลาดใจแม้แต่ระหว่างสายพันธุ์ของพืชที่เพาะปลูกวิทยาศาสตร์/AAASHYBRID VIGOR บ่อยครั้งเมื่อมีการผสมข้ามพันธุ์ข้าวโพดพันธุ์แท้สองสายพันธุ์ ลูกผสม (แสดงตรงกลาง) จะแข็งแรงกว่าและให้ผลผลิตมากกว่าพ่อพันธุ์แม่พันธุ์ (แสดงซ้ายและขวา) จีโนมที่ถอดรหัสใหม่ของข้าวโพดอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์
ถอดรหัสที่มาของพลังไฮบริดนี้ได้
JUN CAO และ PATRICK S. SCHNABLE/มหาวิทยาลัยแห่งรัฐไอโอวา พิมพ์ซ้ำโดยได้รับอนุญาตจาก SPRINGER-PLANT SCIENCE
นักวิจัยได้ทำร่างจีโนมข้าวโพดเสร็จแล้ว และในขณะที่ผู้คนอาจพูดไม่ชัดเกี่ยวกับความสำเร็จของ ” ข้าวโพด ” นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าพิมพ์เขียวทางพันธุกรรมของข้าวโพดหนึ่งสายพันธุ์เผยให้เห็นความหลากหลายทางพันธุกรรมจำนวนมากและบทเรียนทางชีววิทยาที่สำคัญบางอย่างที่อาจนำไปสู่การปรับปรุงพืชผลที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจอยู่แล้ว
ชุดงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science 20 พ.ย. และในวารสารออนไลน์PLoS Geneticsรายงานร่างจีโนมและการวิเคราะห์ลักษณะทางพันธุกรรมของพืช งานนี้ดำเนินการโดยหลายสถาบันและได้รับทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ เผยให้เห็นว่าข้าวโพดมีความสามารถผิดปกติในการสร้างยีนใหม่ สูญเสียยีนอื่น เปลี่ยนแปลงกิจกรรมของยีน และทนต่อการเปลี่ยนแปลงของจีโนมที่รุนแรง และความแตกต่างที่น่าประหลาดใจระหว่างข้าวโพดสองสายพันธุ์อาจให้เบาะแสว่าทำไมบางครั้งลูกผสมจึงเติบโตหรือให้ผลผลิตได้ดีกว่าสายพันธุ์พ่อแม่
นักวิทยาศาสตร์ทราบดีว่าข้าวโพดหลายสายพันธ์
สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมากในองค์ประกอบทางพันธุกรรมของพวกมัน แม้ว่าข้าวโพดจะเพาะเลี้ยงจากหญ้าทีโอซินเตเมื่อ 8,000 ถึง 10,000 ปีก่อน แต่ความหลากหลายทางพันธุกรรมระหว่างข้าวโพดสองสายพันธุ์ก็มีมากกว่าที่พบในมนุษย์และชิมแปนซี สายพันธุ์ที่แยกจากกันด้วยวิวัฒนาการนับล้านปี ตัวอย่างเช่น สายพันธุ์ B73 ซึ่งเป็นพันธุ์ที่มีความสำคัญทางการเกษตรและได้รับการศึกษาโดยทั่วไป ซึ่งถอดรหัสโดยโครงการจีโนมข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ มีฐาน 2.3 พันล้านเบส ซึ่งเป็นหน่วยทางเคมีที่ประกอบขึ้นเป็นดีเอ็นเอ แต่จีโนมของข้าวโพดคั่วสายพันธุ์หนึ่งที่ถอดรหัสโดยนักวิจัยในเม็กซิโกนั้นเล็กกว่าจีโนมของบี 73 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์
“คุณสามารถใส่จีโนมข้าวทั้งเมล็ดในความแตกต่างระหว่างข้าวโพดสองสายพันธุ์นี้ได้” เวอร์จิเนีย วอลบอต นักชีววิทยาระดับโมเลกุลแห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าว
ความแตกต่างส่วนใหญ่เกิดจากการกระทำขององค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ หรือที่รู้จักกันดีในชื่อยีนกระโดด องค์ประกอบที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ (เรียกสั้นๆ ว่า transposons) คือชิ้นส่วนของสารพันธุกรรมเคลื่อนที่ที่กระโดดไปรอบๆ จีโนม บางครั้งนำ ยีนหรือชิ้นส่วนของยีนไปด้วย มันอยู่ในข้าวโพดที่บาร์บาร่าแมคคลินทอคผู้ได้รับรางวัลโนเบลค้นพบ transposons โครงการจีโนมค้นพบครอบครัวใหม่ของ transposons ซึ่งเผยให้เห็นถึง 1,300 ครอบครัวดังกล่าวในข้าวโพด Patrick Schnable นักพันธุศาสตร์ข้าวโพดจาก Iowa State University ใน Ames กล่าว เมื่อรวมกันแล้ว ทรานสโปซอนและ DNA ที่ทำซ้ำๆ กันอื่นๆ รวมกันเป็น 85 เปอร์เซ็นต์ของจีโนมข้าวโพดในสายพันธุ์ B73
Richard K. Wilson จากศูนย์จีโนมแห่ง Washington University School of Medicine ในเมืองเซนต์หลุยส์ กล่าวว่า นั่นเป็นปริมาณ DNA ซ้ำๆ ที่สูงผิดปกติ และทำให้การถอดรหัสมีความท้าทาย “นี่เป็นสิ่งที่ยากจริงๆ” การยืดซ้ำจำนวนมากหมายถึงวิธีการใช้ปืนลูกซองที่ได้รับความนิยม — อาศัยคอมพิวเตอร์เพื่อรวบรวมชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่กระจัดกระจายจากทั่วทั้งจีโนมให้เป็นภาพที่เชื่อมโยงกัน — ใช้งานไม่ได้กับการถอดรหัสรหัสของข้าวโพด
แทนที่จะเป็นเช่นนั้น นักวิจัยต้องถอยกลับไปใช้วิธีการที่ช้ากว่าแบบทีละบิตซึ่งคล้ายกับที่ใช้ในโครงการจีโนมมนุษย์ โดยขั้นแรกให้จัดหน้าหนังสือคำแนะนำทางพันธุกรรมของข้าวโพดตามลำดับ จากนั้นจึงกำหนดตัวอักษรดีเอ็นเอในแต่ละหน้า
โครงการนี้มีมูลค่า 30 ล้านดอลลาร์และยังไม่เสร็จสิ้นทั้งหมด แต่ได้ให้ความรู้มากมายแก่นักวิจัยข้าวโพดแล้ว
จีโนมของ B73 มียีนประมาณ 32,000 ยีน นักวิจัยรายงานในScience Transposons ยังทิ้งชิ้นส่วนของยีนที่กระจัดกระจายไปทั่วจีโนม ชิ้นส่วนเหล่านี้บางส่วนทำงานและอาจช่วยควบคุมกิจกรรมของยีนอื่น ๆ ได้ Schnable กล่าว นักวิจัยยังค้นพบหลักฐานว่าสายพันธุ์ข้าวโพดสร้างยีนใหม่และสูญเสียยีนอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ยีนของ B73 อย่างน้อย 180 ยีนหายไปจากข้าวโพดอีกสายพันธุ์หนึ่งที่เรียกว่า Missouri 17 หรือ Mo17 อันที่จริง DNA หลายพันชิ้นที่พบในสายพันธุ์หนึ่งขาดหายไปจากอีกสายพันธุ์ Schnable และเพื่อนร่วมงานรายงานในบทความร่วม 10 บทความที่ตีพิมพ์ในPLoS Genetics ระดับความแปรผันของโครงสร้างนี้ไม่พบในพืช สัตว์ หรือเชื้อราชนิดอื่นที่ศึกษาจนถึงตอนนี้ Schnable กล่าว
นักวิจัยยังอธิบายความแปรผันของจำนวนสำเนาของยีนที่ทั้งสองสายพันธุ์มีอยู่ การเพิ่มและการสูญเสียของยีนและลำดับอื่นๆ บางส่วนอาจส่งผลต่อความแข็งแรงของลูกผสม ซึ่งเป็นสภาวะที่ลูกหลานมีหัวใจแข็งแรงและให้ผลผลิตได้ดีกว่าพ่อหรือแม่
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
