Kategori
Uncategorized

Urutan genom alpukat dengan partisipasi pakar dari UB dan IRBio

Genom tanaman alpukat telah diurutkan oleh tim internasional dimana peneliti Julio Rozas dan Alejandro Sánchez Gracia, dari Fakultas Biologi dan Lembaga Penelitian Keanekaragaman Hayati Universitas Brawijaya ( IRBio ), juga merupakan anggota dari platform Bioinformatika Barcelona ( BIB ).

Baru kerja , yang diterbitkan dalam jurnal Proceeding of National Academy of Science (PNAS), akan membantu meningkatkan program modifikasi genetik untuk mengoptimalkan pertumbuhan tanaman ini – emas hijau di pasar internasional – dan untuk meningkatkan ketahanan terhadap patogen dan penyakit, di antara tujuan lainnya.

Para ahli dari sekitar dua puluh institusi di seluruh dunia berpartisipasi dalam artikel ini, di bawah arahan peneliti Luis Rafael Herrera Estrella (Pusat Penelitian dan Kajian Lanjut IPN, Irapuato, Meksiko) dan Víctor A. Albert, dari University of Buffalo (New York, Amerika Serikat).

Alpukat, emas hijau pertanian dunia

Untuk waktu yang lama, konsumsi buah tropis dari genus Persea ini – yang ditanam di Amerika Selatan sejak zaman pra-Columbus – telah meningkat di seluruh dunia dan telah menghasilkan minat ekonomi yang besar di pasar internasional. Tim internasional telah mengurutkan genom dari dua varietas tanaman alpukat, khususnya varietas Meksiko ( Persea americanavar. drymifolia ) dan hibrida komersial paling populer ( Persea americana Mill. cv. Hass).

Genom tanaman tropis ini – diatur dalam dua belas kromosom seperti yang diketahui sejauh ini – berukuran sekitar 920 Mb, dengan variasi kecil antara varietas yang diteliti, studi baru menunjukkan. “Unsur paling relevan dari struktur genom alpukat adalah sejarah duplikasi lengkap genomnya”, jelas Julio Rozas, profesor Genetika dan wakil direktur, dengan Profesor Alejandro Sánchez Gracia, dari Grup Riset Genomik Evolusioner dan Bioinformatika Departemen Genetika, Mikrobiologi dan Statistika UB dan IRBio.

Secara khusus, para ahli telah membandingkan hubungan sintetik – urutan gen yang dikonservasi dan diposisikan pada kromosom – antara genom alpukat dan genom spesies Amborella trichopoda Baill 1869.

Spesies ini – tanaman semak endemik Kaledonia Baru – dianggap satu-satunya perwakilan paling primitif dari garis keturunan tanaman berbunga atau angiospermae. Dalam angiosperma primitif ini tidak ada bukti duplikasi genom lengkap, dan untuk alasan ini menjadi acuan dalam studi evolusi dengan duplikasi genom semua tanaman berbunga lainnya.

Duplikasi tandem dan resistensi terhadap serangan patogen

Seperti yang ditunjukkan oleh hasil, «untuk wilayah yang sama dari genom yang dianalisis, ada empat salinan fragmen genom untuk alpukat dan satu salinan di Amborella, yang menunjukkan bahwa genom alpukat telah mengalami dua proses duplikasi lengkap genomnya, “jelas peneliti Alejandro Sánchez Gracia (UB-IRBio).

Duplikasi tandem baru-baru ini berimplikasi pada respons metabolik adaptif alpukat terhadap serangan patogen jamur, catat penulis. “Secara paralel, duplikasi yang berasal selama duplikasi lengkap genom – dan yang masih dipertahankan karena seleksi alam – tampaknya terlibat dalam aspek dasar fisiologi dan perkembangan tanaman,” kata Sánchez Gracia.

Menemukan pohon filogenetik tumbuhan angiospermae

Hingga saat ini masih banyak yang tidak diketahui tentang asal dan evolusi tanaman alpukat, spesies yang termasuk dalam kelompok magnolia. Karya yang diterbitkan sekarang menguraikan skenario baru untuk mengetahui posisi filogenetik alpukat dalam pohon evolusi angiospermae, terutama dalam kaitannya dengan beberapa spesies eudikotil yang memiliki kepentingan ekonomi besar dalam pertanian dunia, seperti kopi ( Coffea ), tomat ( Solanum ) atau vine ( Vitis ), yang berbagi lebih banyak komponen genetik satu sama lain dibandingkan dengan alpukat.

Pada kelompok tumbuhan ini, proses diversifikasi berlangsung sangat cepat dan hal ini membuat analisis filogenetik resolusi tinggi dari spesies ini menjadi sulit. Melalui analisis filogenomik lengkap dari sembilan belas spesies angiospermae — dengan penanda molekuler yang berbeda —, penelitian baru tersebut mengungkapkan bahwa tanaman alpukat adalah spesies saudara dari monokotil dan eudikotil (kopi, tomat, dan anggur).

“Satu-satunya komponen genetik yang dimiliki oleh semua spesies ini adalah yang menentukan semua angiospermae dan membedakannya dari gymnospermae dan tumbuhan tanpa biji,” kata peneliti Pablo Librado, mantan mahasiswa doktoral di Universitas Barcelona dan rekan penulis penelitian ini, saat ini menjadi anggota Pusat Geogenetika di Universitas Kopenhagen dan Museum Sejarah Alam Denmark.

Dari perpustakaan genom hingga perangkat lunak bioinformatika dibuat di UB

Untuk mengurutkan varietas Meksiko, perpustakaan genom yang berbeda dan teknologi pengurutan telah digunakan, seperti vektor kloning kromosom buatan bakteri (BAC) atau platform HiSeq Illumina, yang menyediakan cakupan luas dari genom yang dipelajari. Dalam kasus varietas Hass, metodologi sekuensing PacBio ( molekul tunggal real-time-SMRT ) digunakan dari DNA dengan kualitas dan ukuran yang sangat tinggi.

Analisis populasi berdasarkan studi polimorfisme nukleotida tunggal (SNPs) juga memungkinkan untuk merinci komposisi genetik dan sejarah varietas komersial Hass, yang merupakan hasil introgresi materi genetik yang berasal dari Guatemala – dengan persilangan selektif. – di latar belakang genom dari varietas Meksiko.

Dalam rangka kerja tersebut, para ahli UB-IRBio telah melakukan analisis filogenomik, yang terdiri dari penentuan gen ortolog tunggal salinan dan pohon dengan informasi urutan asam amino dan pengkodean nukleotida untuk kelompok gen ini. . Sebagian besar karyanya juga berfokus pada analisis dinamika asal usul dan hilangnya gen melalui BadiRate, perangkat lunak bioinformatika yang dikembangkan di UB oleh pakar Julio Rozas dan Pablo Librado.

Meningkatkan produktivitas pertanian tanaman di seluruh dunia

Penelitian ini memberikan perspektif esensial baru untuk melaksanakan studi asosiasi di seluruh genom spesies dan untuk menemukan gen – dan varian genetik yang berbeda – yang menentukan karakteristik paling relevan untuk ekonomi dan produktivitas operasi pertanian.

Dalam konteks ini, Kelompok Riset Genomik Evolusioner dan Bioinformatika UB telah melakukan beberapa kolaborasi ilmiah dengan tim Profesor Víctor A. Albert, di antaranya pekerjaan yang mengidentifikasi perubahan genetik yang memungkinkan adaptasi terhadap makanan menonjol. karnivora di berbagai tumbuhan ( Ekologi & Evolusi Alam,2017), sebuah proses evolusi yang telah berulang secara terpisah pada beberapa spesies menggunakan larutan molekuler yang sama.

Juga harus diingat bahwa tim ahli UB-IRBio telah memiliki partisipasi yang luar biasa dalam pengurutan genom organisme yang beragam seperti kutu (Ixodes scapularis ), kelabang ( Strigamia maritima ), kopi ( Coffea canephora ), dan kutu. tubuh manusia ( Pediculus humanus humanus ), antara lain.

Sumber : http://biotech-spain.com/es/articles/secuenciado-el-genoma-del-aguacate-con-la-participaci-n-de-expertos-de-la-ub-y-del-irbio/