ก้าวกระโดดครั้งใหญ่เพื่อข้าวสาลี

นักวิทยาศาสตร์มากกว่า 200 คนจากสถาบันวิจัย 73 แห่งใน 20 ประเทศในช่วง 13 ปีที่ผ่านมาได้ผลิตแผนที่จีโนมข้าวสาลีที่ครอบคลุมมากที่สุด ปูทางสำหรับพันธุ์พืชหลักที่ยืดหยุ่นและมีคุณค่าทางโภชนาการที่เลี้ยงมากกว่าหนึ่งในสามของประชากรมนุษย์ทั่วโลก ผลการวิจัยโดยละเอียดซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Scienceได้อธิบายมากกว่า 94% ของจีโนมของ Chinese Spring ซึ่งเป็นข้าวสาลีหลากหลายชนิด (Triticum aestivum) ซึ่งเป็นพืชที่มีการปลูกกันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก แต่ข้าวสาลีทุกพันธุ์จะได้รับประโยชน์จากองค์ความรู้

โครงการนี้เป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ 

โดยยอมรับ International Wheat Genome Sequencing Consortium (IWGSC) ซึ่งทำงานร่วมกัน จีโนมข้าวสาลีมีขนาดใหญ่กว่าจีโนมมนุษย์ถึงห้าเท่าโดยขณะนี้มียีนมากกว่า 100,000 ยีนและเครื่องหมายโมเลกุลมากกว่า 4 ล้านตัวระบุและวางตำแหน่งไว้บนโครโมโซม 21 ตัวในสามจีโนมย่อย

Kostya Kanyuka ผู้ซึ่งร่วมกับ Rob King นักชีวสารสนเทศเป็นตัวแทนของ Rothamsted Research ใน IWGSC กล่าวว่า “สำหรับฉันในฐานะนักวิจัยด้านฟังก์ชันจีโนมและพันธุศาสตร์ ลำดับโครโมโซมข้าวสาลีทั้ง 21 โครโมโซมที่ต่อเนื่องและต่อเนื่องกันมีความสำคัญยิ่ง

“สิ่งนี้จะช่วยเร่งความพยายามของเราอย่างมากในการระบุยีนข้าวสาลีที่มีความสำคัญทางการเกษตร รวมถึงยีนที่จะช่วยต่อสู้กับโรคเชื้อราที่สำคัญ” Kanyuka กล่าว “สิ่งนี้จะเป็นประโยชน์อย่างมากต่อผู้เพาะพันธุ์ข้าวสาลีในทันที ซึ่งจะช่วยเร่งการพัฒนาพันธุ์ข้าวสาลีชั้นยอดใหม่”

Kanyuka และ King ได้จัดทำหมายเหตุประกอบและดูแลยีนทั้งหมดที่เป็นของสองตระกูลใหญ่ ได้แก่ Amino Acid Transporter (AAT) และ Wall Associated Kinase (WAK) ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพาะพันธุ์และปรับปรุงข้าวสาลี

ผลผลิตข้าวสาลีจำเป็นต้องเพิ่มขึ้น 1.6% ต่อปี เพื่อตอบสนองความต้องการของประชากรโลกที่คาดการณ์ไว้ที่ 9.6 พันล้านคน ภายในปี 2050 และเพื่อรักษาความหลากหลายทางชีวภาพ น้ำ และทรัพยากรสารอาหาร โลกจำเป็นต้องผลิตมากขึ้นจากพื้นที่เพาะปลูกที่มีอยู่มากกว่าปลูกที่ดินเพิ่มเติม

ผู้เพาะพันธุ์ข้าวสาลีตอนนี้มีเครื่องมือใหม่พร้อมรับมือกับความท้าทายเหล่านี้ พวกเขาจะสามารถระบุปัจจัยที่สนับสนุนลักษณะทางการเกษตรได้รวดเร็วยิ่งขึ้น เช่น ผลผลิต คุณภาพของเมล็ดพืช ความต้านทานต่อโรคเชื้อราและความทนทานต่อความเครียดจากสิ่งมีชีวิต และผลิตข้าวสาลีพันธุ์ที่มีความแข็งมากขึ้น

Kellye Eversole กรรมการบริหารของ IWGSC กล่าวว่า “การตีพิมพ์จีโนมอ้างอิงของข้าวสาลีถือเป็นจุดสุดยอดของผลงานของบุคคลจำนวนมากที่มารวมตัวกันภายใต้ร่มธงของ IWGSC เพื่อทำสิ่งที่คิดว่าเป็นไปไม่ได้

“วิธีการผลิตลำดับอ้างอิงและหลักการและนโยบายของกลุ่ม บริษัท เป็นแบบจำลองสำหรับการจัดลำดับจีโนมพืชที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อน และตอกย้ำถึงความสำคัญของความร่วมมือระหว่างประเทศเพื่อเพิ่มความมั่นคงด้านอาหาร” Eversole กล่าว

รายละเอียดของลำดับจีโนมอ้างอิงคุณภาพสูงนี้คาดว่าจะช่วยเพิ่มการปรับปรุงข้าวสาลีในทศวรรษหน้า โดยมีประโยชน์คล้ายกับที่สังเกตได้จากข้าวโพดและข้าวหลังจากผลิตลำดับอ้างอิง

ทีมวิจัยพบรูปแบบทางภูมิศาสตร์ในการเปลี่ยนแปลงอีพีเจเนติกส์ระหว่าง 100 ไร่ข้าวสาลีที่ศึกษา ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากสภาพแวดล้อมในพื้นที่เหล่านั้น

นี่เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นเพราะหมายความว่าพ่อพันธุ์แม่พันธุ์มีเครื่องมือที่ซ่อนอยู่ในปลอกข้าวสาลี ในปัจจุบัน ทั้งหมดเกี่ยวกับ SNPs – การเปลี่ยนแปลงเพียงครั้งเดียวในลำดับ DNA ที่มีผลต่อโรคหรือการดื้อต่อสิ่งแวดล้อม เป็นต้น ถึงตอนนี้ แม้ว่าลำดับดีเอ็นเอจะเหมือนกัน แต่ก็อาจมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระดับอีพีเจเนติกที่เราสามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงวิธีที่พืชตอบสนองต่อสภาพท้องถิ่นได้

โดยพื้นฐานแล้ว มีเครื่องมือเพิ่มเติมเพื่อช่วยให้เกษตรกรสามารถปลูกพืชผลที่ดีที่สุดสำหรับสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นของตนต่อไปได้

ศาสตราจารย์แอนโธนี ฮอลล์ หัวหน้ากลุ่มของสถาบันเอิร์ลแฮมกล่าวว่า “เราภูมิใจมากกับงานพื้นฐานที่ก้าวล้ำของเรา ซึ่งบ่งชี้ว่า DNA methylation เป็นแหล่งความหลากหลายในวงกว้างและมีเสถียรภาพสำหรับผู้เพาะพันธุ์ข้าวสาลี

“ขั้นตอนต่อไปของเราคือการแปลงานพื้นฐานเกี่ยวกับ DNA methylation ให้เป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงได้ มีความเกี่ยวข้อง และเข้าถึงได้สำหรับผู้เพาะพันธุ์ข้าวสาลีเพื่อพัฒนาสายพันธุ์ใหม่”

Credit : hospitalitylawcheckin.com iawmontreal.org corsaworkshop.com awesomeology.org partyclips.net slimawayplan.com bawdrip.info endlessinnovationblog.com equivatexacomsds.com nitehawkvision.com