Genom trawy daje wskazówki nt. odporności na suszę
Międzynarodowy zespół naukowców opisał genom sorgo, rośliny odpornej na suszę, spowinowaconej z trzciną cukrową i kukurydzą. Wyniki nowych odkryć, które zostały opublikowane w czasopiśmie Nature, rzucają nowe światło na cenne źródło pożywienia, paszy i biopaliwa, jak również mają ogromne znaczenie dla rolnictwa w suchych regionach z rosnącą populacją, takich jak Zachodnia Afryka. Na świecie produkuje się około 60 mln ton sorgo rocznie, które służą za podstawowe pożywienie dla ludzi i zwierząt gospodarskich, głównie w Północno-Wschodniej Afryce oraz w suchych regionach USA i Indii. Sorgo uprawia się również jako materiał na biopaliwa, przede wszystkim w Chinach. Ziarna sorgo mają więcej białka i mniej tłuszczu od kukurydzy, zachowując podobne wartości odżywcze. Słodkie sorgo jest podobne do trzciny cukrowej, ale cechuje się lepszą odpornością na stres związany z upałami i wodą, a przez to jest bardziej pożądane jako roślina uprawiana do produkcji biopaliw. Sorgo wykorzystuje cykl fotosyntezy typu C4, dzięki któremu doskonale radzi sobie z asymilowaniem większych ilości węgla w wysokich temperaturach niż rośliny wykorzystujące zwykły aparat C3, takie jak ryż i pszenica. Istnieje szansa, że ostatnio opisany genom sorgo otworzy drogę do przyszłych badań nad modyfikacją innych gatunków, zwłaszcza ryżu, po to by zmienić cykl fotosyntezy z C3 na C4, zwiększając plony i wiązanie dwutlenku węgla w stosunku do obecnych możliwości tej rośliny. Według wyników badań, genom sorgo jest interesującym modelem do badań traw typu C4 ze względu na swoje niewielkie rozmiary. Naukowcom udało się opracować dokładny i ciągły obraz całego genomu sorgo. Zidentyfikowali przede wszystkim duplikacje genów, które nie występują u innych roślin zbożowych, a które mogą przyczyniać się do odporności sorgo na suszę. Ostatnio opracowana sekwencja genomu sorgo stała się impulsem do przeprowadzenia badań porównawczych z genomem ryżu, którego sekwencję ustalono cztery lata temu. Oczekuje się, że badania genetyczne podstaw wartościowych cech uprawnych umożliwią naukowcom opracowywanie programów upraw, które dadzą wyższe plony. "Teraz będziemy mieć lepsze pojęcie o tym, ile cech trawy, takich jak odporność na suszę, cukier w łodydze czy produktywność ziarna, jest zapisanych w genach" - powiedział dr Joachim Messing z Uniwersytetu Rutgersa w USA, jeden z autorów raportu. "Taka wiedza być może pozwoli nam na równoległe przenoszenie genów między tymi gatunkami zbóż, aby je dostosować do wymogów związanych z lokalizacją geograficzną i klimatem." Naukowcy analizowali genom sorgo za pomocą zmodyfikowanej metody "shotgun sequencing". Ta metoda uwzględnia wysoką powtarzalność w dużych genomach - wyjaśnił dr Messing, autor metody. "Skuteczność i funkcjonalność tej metody sprawi, że sekwencjonowanie innych złożonych genomów w przyszłości będzie szybsze i mniej kosztowne." W komentarzu do artykułu, dr Takuji Sasaki oraz dr Baltazar Antonio z Narodowego Instytutu Badań Agrobiologicznych w Japonii wskazali, że "największa wartość informacji o genomie rośliny polega na wykorzystaniu tych danych do udoskonalania zbóż poprzez różne strategie hodowli". Wyjaśniają, w jaki sposób wiedza na temat sekwencji genetycznej sorgo może być zastosowana do innych gatunków traw typu C4, takich jak trzcina cukrowa i miskant, które uznano za potencjalny materiał do produkcji bioetanolu. "Informacja, jaką należy wydobyć z sekwencji genomu rośliny nie jest oczywiście sama w sobie wystarczająca do poprawienia cech, takich jak wydajność fotosyntezy czy odporność na stres" - napisali dr Sasaki i dr Antonio. "Niemniej informacja stanowi najsilniejsze narzędzie, jakim dysponujemy, aby odkryć sposoby na zwiększenie ilości żywności i energii wytwarzanych z roślin, a przez to zaspokoić zapotrzebowanie świata stojącego w obliczu stale rosnącej populacji i zmiennego klimatu."
Kraje
Szwajcaria, Chiny, Niemcy, Indie, Pakistan, Stany Zjednoczone