Badania ujawniają szybkie tempo mutacji genomowej u roślin.
Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie "Science" opisuje, w jaki sposób zespół badawczy badał pełną sekwencję genomową rośliny przez 30 pokoleń po to, by zrozumieć szybkość, z jaką mutacje genetyczne zachodzą w roślinach. Odkrycia rzuciły nowe światło na to, jak rośliny uodparniają się na herbicydy i mogłyby wesprzeć starania w rozwijaniu roślin odpornych np. na suszę. Badanie stanowiło część projektu ARELATIVES ("Wykorzystanie sekwencji genomowych dwóch pokrewnych Arabidopsis w genomice ewolucyjnej i ekologicznej") finansowanego przez UE w kwocie 2,2 miliona euro z programu Genomiki Roślin ERA-NET (ERA-PG). ERA-PG łączy podmioty finansujące badania krajowe z 17 państw i jest wspierana przez Szósty Program Ramowy (FP6). "Długoterminowe efekty mutacji genomowej są dość dobrze rozumiane, nie wiedzieliśmy jednak przede wszystkim, jak często pojawiają się nowe mutacje", mówi dr Detlef Weigel, dyrektor Instytutu Maxa Plancka Biologii Rozwoju w Niemczech, który przewodził badaniu wraz z kolegami z Indiana University w USA. Porównywanie genomów gatunków roślin i zwierząt stanowi obecnie popularną praktykę naukową, ale zespół badawczy poszedł o krok naprzód badając wszystkie zmiany genetyczne w pięciu wariacjach rośliny kwitnącej Arabidopsis thaliana (znanej powszechnie jako rzodkiewnik pospolity) przez 30 pokoleń. Ich celem było zidentyfikowanie różnic pomiędzy genomem pierwszego i ostatniego pokolenia. Badanie wykazało, że przez kilka lat 20 bloków budulcowych DNA (zwanych również parami podstawowymi) uległo mutacji w każdej z 5 wariacji Arabidopsis. "Prawdopodobieństwo, że którakolwiek litera genomu zmienia się w pojedynczym pokoleniu wynosi zatem 1 na 140 milionów ", wyjaśnia prof. Michael Lynch z Indiana University. W praktyce oznacza to, że każda sadzonka Arabidopsis posiada średnio jedną nową mutację w każdej z dwóch nowych kopii genomu, który dziedziczy od rodziców. Znalezienie tych drobnych zmian oznaczało dla zespołu niezwykle skrupulatną pracę, aby sprawdzić każdą literę w każdym genomie 30 razy. Dr Weigel: "Wytropienie miejsca, w którym genom uległ zmianie było możliwe tylko dzięki nowym metodom, które pozwoliły nam bardzo precyzyjnie zbadać cały genom i to w bardzo krótkim czasie." Badanie wyjaśniło zespołowi, jak zmienne są genomy. Pomimo tego, że liczba mutacji w roślinach Arabidopsis wydawała się niewielka (w grupie 60 milionów roślin Arabidopsis każda litera w genomach uległa zmianie średnio jeden raz), biorąc pod uwagę fakt, że roślina produkuje tysiące nasion w jednym pokoleniu, szybkość mutacji wydaje się znacząca. Wyniki badań pozwolą naukowcom lepiej obliczyć, kiedy różne gatunki się dzielą. Na przykład, A. thaliana i jej najbliższa roślina pokrewna Arabidopsis lyrata mają wiele różnych cech, takich jak długość życia i typ kwiatów, które produkują. Poprzednie badanie sugerowało, że gatunki podzieliły się 5 milionów lat temu, lecz nowe badanie wskazuje, że było to prawdopodobnie 20 milionów lat temu. Wyniki badań przyniosą wiele korzyści, m.in. pomogą lepiej zrozumieć, dlaczego i jak rośliny stają się odporne na herbicydy i jak hodowcy roślin mogą znaleźć mutacje genomu, by zwiększać plony lub tworzyć rośliny w większym stopniu odporne na suszę. Zespół sugeruje, że mutacja genomu u ludzi jest co najmniej tak szybka, jak i u roślin. Profesor Lynch: "Jeśli nasze odkrycia odniesiemy do ludzi, każdy z nas będzie miał około 60 nowych mutacji, które nie pojawiły się u naszych rodziców. Biorąc pod uwagę wynoszącą 6 miliardów populację na naszej planecie oznacza to, że średnio każda litera ludzkiego genomu występuje u tuzinów współobywateli. Wszystko to, co jest genetycznie dopuszczalne, jest badane w bardzo krótkim okresie."
Kraje
Niemcy, Stany Zjednoczone