ความสำเร็จนั้นหอมหวาน: นักวิจัยไขความลับของจีโนมอ้อย

ความสำเร็จนั้นหอมหวาน: นักวิจัยไขความลับของจีโนมอ้อย

Ray Ming ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาพืชแห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์กล่าวว่า “โดยส่วนตัวแล้ว ผมรอถึง 20 ปีเพื่อให้ได้ลำดับจีโนมนี้” Ray Ming ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาพืชแห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์กล่าว “ฉันใฝ่ฝันที่จะมีจีโนมอ้างอิงสำหรับอ้อยเมื่อฉันทำงานเกี่ยวกับการทำแผนที่จีโนมอ้อยในช่วงปลายทศวรรษ 1990” Ming เป็นสมาชิกของ Carl R. Woese Institute for Genomic Biology ซึ่ง

หนึ่งในกลุ่มนักวิจัยที่สนใจในการพัฒนา

อ้อยและพืชที่เกี่ยวข้องเพื่อเพิ่มการผลิตอาหารและเชื้อเพลิงชีวภาพลำดับจีโนมที่สมบูรณ์นั้นคุ้มค่ากับการรอคอยและความพยายามเนื่องจากมีศักยภาพในการช่วยปรับปรุงอ้อย อ้อยที่ชาวไร่ส่วนใหญ่ปลูกเป็นลูกผสมระหว่าง 2 สายพันธุ์ ได้แก่Saccharum officinarumซึ่งปลูกพืชขนาดใหญ่ที่มีปริมาณน้ำตาลสูง และSaccharum spontaneumซึ่งมีขนาดและความหวานน้อยกว่า ซึ่งชดเชยด้วยความต้านทานต่อโรคที่เพิ่มขึ้นและความทนทานต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อม 

การขาดลำดับจีโนมที่สมบูรณ์

นักปรับปรุงพันธุ์พืชได้สร้างสายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูงและแข็งแกร่งผ่านการผสมข้ามรุ่นและการคัดเลือก แต่นี่เป็นกระบวนการที่ลำบากซึ่งอาศัยเวลาและโชค“อ้อยเป็นพืชที่มีค่ามากเป็นอันดับ 5 และการขาดจีโนมอ้างอิงเป็นอุปสรรคต่อการวิจัยจีโนมและการผสมพันธุ์ระดับโมเลกุลเพื่อปรับปรุงอ้อย” หมิงกล่าว “. . เทคโนโลยีการหาลำดับไม่พร้อมที่จะจัดการกับจีโนม autopolyploid ขนาดใหญ่จนกระทั่งปี 2015 เมื่อปริมาณงาน ความยาวในการอ่าน และ

ต้นทุนของเทคโนโลยีการหาลำดับรุ่นที่สาม

[เช่น ที่พัฒนาโดยบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ Pacific Biosciences] มีการแข่งขันสูงพอ”เหตุใดการจัดลำดับจีโนมอ้อยจึงเป็นเรื่องยาก ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งพบได้ทั่วไปในพืชได้สร้างอุปสรรคทางเทคนิคที่สำคัญ ในช่วงประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของอ้อย จีโนมของมันถูกทำซ้ำสองครั้ง ส่งผลให้โครโมโซมแต่ละคู่แตกต่างกันเล็กน้อย 4 เวอร์ชัน อัดแน่นอยู่ในนิวเคลียสเดียวกัน

เหตุการณ์เหล่านี้ไม่เพียงแต่เพิ่มขนาดของจีโนมเป็นสี่เท่า

(และดังนั้นปริมาณของลำดับดีเอ็นเอที่แท้จริง) พวกเขายังสร้างลำดับที่คล้ายกันอย่างมากจากการทำซ้ำแบบกว้างของจีโนมซึ่งยากกว่ามากในการประกอบเป็นโครโมโซมที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว DNA ของจีโนมจะถูกจัดลำดับหรืออ่านเป็นชิ้นส่วนเล็กๆ ที่ซ้อนทับกัน และข้อมูลลำดับจากชิ้นส่วนเหล่านั้นจะกลายเป็นชิ้นส่วนที่ทับซ้อนกันของปริศนาเชิงเส้นขนาดมหึมา เมื่อขนาดจีโนมของอ้อยเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าแล้วเพิ่มขึ้นอีกเป็นสองเท่า 

ปริศนานี้ไม่เพียงใหญ่ขึ้นเท่านั้น

มันใช้องค์ประกอบซ้ำ ๆ แต่ไม่เหมือนกันซึ่งชิ้นส่วนเล็ก ๆ เหล่านั้นยากที่จะพอดีเพื่อเอาชนะความท้าทายนี้ ทีมหาลำดับได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่าการจับโครงสร้างโครมาตินปริมาณงานสูงหรือ Hi-C วิธีนี้ช่วยให้นักวิจัยค้นพบว่าส่วนใดของดีเอ็นเอโครโมโซมที่พันกันยาวและสัมผัสกันภายในเซลล์ เมื่อวิเคราะห์โดยใช้อัลกอริทึมแบบกำหนดเองที่เรียกว่า ALLHIC ที่พัฒนาโดยทีมงาน ข้อมูลผลลัพธ์เป็นไป

ตามจุดประสงค์ของรูปภาพบนฝากล่องจิ๊กซอว์

โดยแสดงแผนที่คร่าวๆ ว่าส่วนใดของลำดับน่าจะเป็นของโครโมโซมใดมากที่สุด”สิ่งที่น่าประหลาดใจที่สุดคือการรวมการอ่านลำดับที่ยาวและแผนที่ทางกายภาพของ Hi-C เราได้รวบรวมจีโนม autotetraploid [สี่เท่า] เป็นโครโมโซม 32 โครโมโซม และบรรลุเป้าหมายของเราในการใส่คำอธิบายประกอบเฉพาะอัลลีลระหว่างโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน” หมิงกล่าว กล่าวอีกนัยหนึ่ง 

Credit : สล็อตเว็บตรง