Bukti melalui genom tanaman

Bukti melalui genom tanaman

Artikel ini telah diulas menurut Science X’s proses penyuntingan
Dan Kebijakan.
editor Sorot atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

Pemeriksaan fakta

Publikasi peer-review

Koreksi






Jaringan regulasi BZR1 pada jagung f Arabidopsis. A Distribusi pengikatan ZmBZR1 di sekitar gen yang ditranskripsi Frekuensi pengikatan ZmBZR1 masing-masing hingga 10 kb di atas atau di bawah TSS atau TTS dan di dalam gen. B ChIP-seq mengidentifikasi pengikatan ZmBZR1 di dekat target yang diduga tertekan (BR6ox2/BRD1), Disebabkan oleh (IAA19) atau tidak dikontrol oleh BR (CNX5). Garis hitam menunjukkan pembacaan ChIP BZR1 yang dinormalisasi (dibaca per cakupan genom, RPGC) dan garis merah menggambarkan kontrol negatif (saudara non-transgenik). Gen digambarkan dengan warna biru. Panah hitam menunjukkan arah transkripsi. CDan dr Motif pengikat ZmBZR1 terlalu terwakili secara signifikan, BRRE (CGTG[C/T]G) dan G-kotak (CACG[A/T]G) (C) serta BRRE secara signifikan berkontribusi pada lokalisasi motif sekunder TCP TF kelas I (GG[A/C]CCA) dan kelas II (GTGGGC) (dr) ditentukan oleh GEM. H Target langsung dan tidak langsung dari ZmBZR1. Yang ditampilkan adalah tumpang tindih antara BZR1 ChIP-seq dan RNA-seq untuk defisiensi BR brd1 mutan +/ br. F Jauhkan target BZR1 antara Arabidopsis Jagung (Arabidopsis ortotik). G menyimpan Arabidopsis Jagung (Arabidopsis Dokter osteopatik) Gen BR diatur naik dan turun. H Tumpang tindih gen BR-kompatibel (B) non-responsif (N) BZR1-responsif (T) dan non-target (N) di Arabidopsis (dalam) dan jagung (fitnah). Pengkodean warna menunjukkan pengayaan terlipat dibandingkan dengan ekspektasi acak (biru, pengayaan rendah ke merah, pengayaan tinggi). HPersiapan Menunjukkan S– Evaluasi pentingnya pengayaan ini dengan asumsi distribusi hipergeometrik. SAYA Peta panas ortolog secara langsung menargetkan gen BZR1 Arabidopsis dan atom diinduksi (hijau) atau ditekan (merah) oleh BR. Secara keseluruhan, 65% dari 1:1 dokter ortopedi dan 72% dari 1:2 dokter osteopati adalah target BZR1 langsung di antara Arabidopsis Jagung, masing-masing, menunjukkan tren upregulasi BR yang sama. kredit: Biologi Genom (2023). DOI: 10.1186/s13059-023-02909-w

Tanaman menampilkan keragaman yang sangat besar dalam sifat-sifat yang relevan dengan reproduksi, seperti tinggi tanaman, hasil, dan ketahanan hama. Salah satu tantangan terbesar dalam penelitian tumbuhan modern adalah mengidentifikasi perbedaan informasi genetik yang bertanggung jawab atas perbedaan ini.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh kelompok kerja “Produksi Tanaman” di Institut Fisiologi Molekuler di Universitas Heinrich Heine Dusseldorf (HHU) dan Lembaga Sains Carnegie di Stanford telah mengembangkan cara untuk menunjukkan dengan tepat perbedaan khusus dalam informasi genetik ini.

Menggunakan contoh jagung, mereka mendemonstrasikan potensi besar metode mereka di jurnal Biologi Genom dan daerah yang ada dalam genom jagung yang dapat membantu meningkatkan hasil dan ketahanan hama selama pemuliaan.

Cetak biru semua makhluk hidup dikodekan dalam DNA mereka. Ini termasuk gen yang menyandikan protein dan menentukan karakteristik yang melekat pada suatu organisme. Selain itu, ada bagian DNA penting lainnya, khususnya daerah yang mengontrol regulasi gen, yaitu kapan, dalam kondisi apa, dan sejauh mana gen diaktifkan.

Dibandingkan dengan gen, wilayah pengatur ini – juga dikenal sebagai “elemen cis-state” – jauh lebih sulit ditemukan. Perubahan elemen DNA ini sebagian besar bertanggung jawab atas perbedaan antar organisme – dan karena itu juga antara spesies tanaman yang berbeda.

Dalam beberapa dekade terakhir, para peneliti telah menemukan bahwa daerah pengatur adalah tempat pengikatan untuk protein tertentu. Dikenal sebagai faktor transkripsi, mereka menentukan kapan dan bagaimana gen diaktifkan.

READ  Tidak, pakaian antariksa Artemis NASA tidak akan berwarna hitam

Wawancara rekan penulis Dr. Thomas Hartwig, yang mengepalai kelompok penelitian tanaman di HHU Institute for Molecular Physiology dan Max Planck Institute for Plant Breeding Research (MPIPZ) di Cologne, menjelaskan, “Menemukan beberapa perbedaan yang merupakan kunci untuk mengubah sifat seperti resistensi hama memiliki jutaan demi jutaan perbedaan.” Genom non-patogen adalah pencarian terakhir untuk mencari jarum di tumpukan jerami.”

“Tidak seperti gen penyandi protein, situs pengatur biasanya tidak dapat diidentifikasi berdasarkan urutan saja. Hal ini membuat mereka sangat sulit untuk ditentukan. Metode kami menggunakan tanaman hibrida untuk mengukur efek langsung variasi dalam urutan DNA pada pengikatan faktor transkripsi,” kata penulis utama Profesor Dr. Zi Yong Wang dari Carnegie Institution for Science.

Studi ini dikembangkan bekerja sama dengan para peneliti dari Leibniz Institute for Plant Genetics and Plant Crop Research (IPK) di Gattersleben serta dari University of Nebraska-Lincoln dan Iowa State University di AS.

Menggunakan hibrida, yaitu tanaman generasi pertama yang dibuat dengan menyilangkan dua spesies, tim peneliti dapat membandingkan wilayah regulasi yang berbeda di seluruh genom. Rekan penulis Dr. Julia Engelhorn berkata, “Metode analitik kami memungkinkan kami mengukur secara akurat apakah faktor transkripsi lebih mengikat genom ibu atau ayah.” Prosedur ini juga memungkinkan tim untuk mengidentifikasi ribuan perbedaan yang terkait dengan sifat-sifat, seperti hasil dan ketahanan terhadap hama pada jagung.

Teknologi ini telah dibuktikan untuk faktor transkripsi di jalur brassinosteroid, hormon yang terkait dengan pertumbuhan dan penyakit. “Tim telah mengidentifikasi ribuan variasi genomik yang dapat menjelaskan mengapa satu jenis jagung berperilaku berbeda dalam hal hasil atau ketahanannya terhadap penyakit,” kata Direktur Institut Profesor Dr. Wolf B. Frommer. “Selain itu, tim dapat menunjukkan bahwa perbedaan-perbedaan ini hampir seluruhnya bersifat genetik dan epigenetik.” “. Yang terakhir menjelaskan proses yang memengaruhi aktivitas gen tanpa dikodekan dalam urutan DNA itu sendiri.

READ  Orbit Planet 9 yang mungkin terletak di tepi tata surya kita telah dipetakan oleh para ilmuwan

Salah satu temuan utama dari penelitian ini adalah daftar lebih dari 6.000 wilayah genom yang dapat ditargetkan untuk pemuliaan tanaman. Ini mungkin termasuk daerah di mana sifat-sifat positif diekspresikan dalam varietas jagung tertentu yang tidak dimiliki oleh tanaman lain.

Hartwig mengatakan, “Mengetahui di mana metode pemuliaan modern genom diterapkan untuk mentransfer karakteristik dari taksa tertentu ke yang lain sangat menarik bagi ahli bioteknologi. Studi kami dapat berfungsi sebagai panduan tentang cara menemukan wilayah genom yang diminati.”

Profesor Frommer menambahkan: “Hasil penelitian meletakkan dasar untuk menggunakan teknologi modern untuk menumbuhkan varietas jagung baru dengan menggabungkan variabel optimal secara terampil.”

informasi lebih lanjut:
Thomas Hartwig et al, Analisis ChIP-seq spesifik alel hibrid mengidentifikasi variasi dalam pengikatan faktor transkripsi responsif brassinosteroid yang terkait dengan sifat pada jagung, Biologi Genom (2023). DOI: 10.1186/s13059-023-02909-w

Informasi jurnal:
Biologi Genom


Disediakan oleh Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *