เว็บสล็อต ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้วิเคราะห์และเปรียบเทียบชุดจีโนมขนาดโครโมโซมของประชากร 31 กลุ่มที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของ Theobroma cacao ซึ่งเป็นต้นไม้ที่มีอายุยืนยาวซึ่งเป็นแหล่งของช็อกโกแลต แผนที่นี้แสดงที่มาของพวกมันในลุ่มน้ำอเมซอนในอเมริกาใต้ เครดิต Penn State
นักพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลทราบมาเป็นเวลาประมาณหนึ่งทศวรรษแล้วว่ารูปแบบโครงสร้างจีโนม
สามารถมีบทบาทสำคัญในการปรับตัวและการแยกพันธุ์
ของทั้งพืชและสัตว์ แต่ไม่ค่อยเข้าใจถึงอิทธิพลโดยรวมของพวกมันต่อความเหมาะสมของประชากรพืช ส่วนหนึ่งเป็นเพราะการระบุระดับประชากรที่แม่นยำของตัวแปรโครงสร้างจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์ชุดจีโนมคุณภาพสูงหลายชุด ซึ่งหาไม่ได้ในวงกว้าง
ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้ตรวจสอบผลที่ตามมาของความแปรปรวนของโครงสร้างจีโนมในประชากรธรรมชาติโดยการวิเคราะห์และเปรียบเทียบชุดจีโนมขนาดโครโมโซมของประชากร 31 สายพันธุ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของ Theobroma cacao ซึ่งเป็นต้นไม้ที่มีอายุยืนยาวซึ่งเป็นแหล่งของช็อกโกแลต ในบรรดาต้นโกโก้ทั้ง 31 สายพันธุ์นั้น พวกเขาพบสายพันธุ์โครงสร้างมากกว่า 160,000 สายพันธุ์
ในผลการวิจัยที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 16 สิงหาคมใน Proceedings of the National Academy of Sciencesนักวิจัยรายงานว่ารูปแบบโครงสร้างส่วนใหญ่เป็นอันตรายและจำกัดการปรับตัวของต้นโกโก้ ผลกระทบที่เป็นอันตรายเหล่านี้น่าจะเกิดขึ้นจากผลโดยตรงของการทำงานของยีนที่บกพร่องและเป็นผลทางอ้อมของการยับยั้งการรวมตัวของยีนอีกครั้งในระยะเวลานาน
อย่างไรก็ตาม แม้จะมีผลกระทบที่เป็นอันตรายโดยรวม แต่การศึกษายังระบุรูปแบบโครงสร้างแต่ละแบบที่มีลายเซ็นของการปรับตัวในท้องถิ่น ซึ่งหลายอย่างเกี่ยวข้องกับยีนที่แสดงออกอย่างแตกต่างกันระหว่างประชากร ยีนที่เกี่ยวข้องกับการดื้อต่อเชื้อโรคเป็นหนึ่งในตัวเลือกเหล่านี้ โดยเน้นถึงการมีส่วนร่วมของตัวแปรทางโครงสร้างต่อลักษณะการปรับตัวที่สำคัญในท้องถิ่นนี้
การเปรียบเทียบจีโนมของต้นโกโก้หลายสายพันธุ์โดยทีมนักวิจัยได้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับบทบาทของตัวแปรโครงสร้างจีโนมในการควบคุมการแสดงออกของยีนและวิวัฒนาการของโครโมโซม ทำให้เกิดความแตกต่างภายในประชากรของพืช .
การวิจัยซึ่งมีนัยสำคัญต่อพันธุศาสตร์พืชโดยทั่วไปจะเป็นไปไม่ได้ก่อนที่คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังจะทำให้การจัดลำดับจีโนมที่มีความละเอียดสูงเป็นไปได้ ราคาไม่แพง และค่อนข้างเร็ว ตามที่สมาชิกในทีม Mark Guiltinan, J. Franklin Styer ศาสตราจารย์ด้านพฤกษศาสตร์พืชสวนกล่าว และศาสตราจารย์ด้านอณูชีววิทยาพืชในวิทยาลัยวิทยาศาสตร์การเกษตรแห่งรัฐเพนน์สเตท
“จีโนมของประชากรต้นโกโก้ที่แตกต่างกัน 99.9% เหมือนกัน แต่รูปแบบโครงสร้างนั้นเป็นหนึ่งในสิบของ 1% ของจีโนมของต้นโกโก้ที่อธิบายความหลากหลายของพืชในภูมิภาคต่างๆ และการปรับตัวให้เข้ากับสภาพอากาศและโรคต่างๆ” เขากล่าว กล่าวว่า. “การศึกษาครั้งนี้ทำให้เกิดความสัมพันธ์ระหว่างความผันแปรของโครงสร้างและความสามารถของพืชในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมในท้องถิ่น”
โดยรวมแล้ว การค้นพบของพวกเขาให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับผลการออกกำลังกายของตัวแปรโครงสร้างในประชากรตามธรรมชาติ นักวิจัยชี้ให้เห็น พวกเขาแนะนำว่าตัวแปรทางโครงสร้างมีอิทธิพลต่อการแสดงออกของยีน ซึ่งน่าจะบั่นทอนการทำงานของยีนและมีส่วนทำให้เกิดผลเสีย พวกเขายังให้การสนับสนุนเชิงประจักษ์สำหรับการทำนายทางทฤษฎีว่ารูปแบบโครงสร้างส่งผลให้เกิดการปราบปรามการรวมตัวใหม่ของยีน ทำให้มีโอกาสน้อยที่พืชจะสามารถปรับตัวให้เข้ากับความเครียดได้
นอกเหนือจากการเปิดเผยหลักฐานเชิงประจักษ์
ใหม่เกี่ยวกับความสำคัญเชิงวิวัฒนาการของรูปแบบโครงสร้างในพืชทุกชนิดแล้ว การจัดทำเอกสารเกี่ยวกับความแตกต่างของจีโนมและรูปแบบโครงสร้างในโกโก้ 31 สายพันธุ์ยังเป็นแหล่งข้อมูลที่มีคุณค่าสำหรับการศึกษาทางพันธุกรรมและการผสมพันธุ์อย่างต่อเนื่องสำหรับพืชที่มีคุณค่านั้น Guiltinan ตั้งข้อสังเกต
“โกโก้ทั้งหมดมาจากลุ่มน้ำอเมซอน พืชถูกรวบรวมมาจากป่าเมื่อนานมาแล้วโดยนักสะสม และพวกมันถูกโคลน ดังนั้นเราจึงมีการเก็บถาวร” เขากล่าว “จีโนมของพวกเขาได้รับการจัดลำดับ และนั่นแสดงถึงงานและข้อมูลจำนวนมาก จากผลการศึกษานี้ เราทราบดีว่าความผันแปรของโครงสร้างมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของพืช ต่อวิวัฒนาการของพืช และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรับตัวของพืชให้เข้ากับสภาพท้องถิ่น”
ยังมีส่วนร่วมในการวิจัยที่ Penn State ได้แก่ Claude dePamphilis ผู้อำนวยการ Center for Parasitic and Carnivorous Plants, Dorothy Foehr Huck และ J. Lloyd Huck Distinguished Chair in Plant Biology and Evolutionary Genomics และศาสตราจารย์ด้านชีววิทยา Eric Wafula โปรแกรมเมอร์ชีวสารสนเทศ Eberly College of Science; และ Paula Ralph นักเทคโนโลยีการวิจัยอาวุโส Eberly College of Science สมาชิกในทีมคนอื่นๆ ได้แก่ Tuomas Hamala และ Peter Tiffin ภาควิชาชีววิทยาพืชและจุลินทรีย์ มหาวิทยาลัยมินนิโซตา
มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและสถาบันอาหารและการเกษตรแห่งชาติของกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ สนับสนุนงานนี้
ที่มา: Penn State เว็บสล็อต
