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Les chercheurs recensent le gène lié à la dispersion de la graine en millet vert

Pendant les années, l'Elizabeth (Toby) Kellogg, le PhD, le chercheur de membre et de Robert E. le Roi Distinguished et d'autres chercheurs au centre de science des plantes de Donald Danforth (centre de Danforth) a piloté à travers les grandes routes des États-Unis continentaux, tirant de temps en temps plus d'au côté de la route pour rassembler de petites centrales malingres et pour les porter de nouveau au laboratoire.

L'herbe malingre était millet vert (viridis de sétaire), une herbe de petit modèle avec un cycle de vie court qui emploie un procédé de fixation de carbone connu sous le nom de voie C4, qui aide en particulier des centrales à prospérer dans les environnements chauds et arides. Le maïs et la canne à sucre sont parmi les collectes élevées principales de la puissance C4, de même que les matières de base Miscanthus de combustible organique de candidat et les switchgrass.

Les voyages par la route et les centaines innombrables de centrales ont eu comme conséquence un papier, « un moyen de génome pour des viridis verts de sétaire de millet active la découverte des lieux agronomiquement précieux, » en biotechnologie de nature.

Kellogg et ses collègues, avec des chercheurs à l'institut de HudsonAlpha pour la biotechnologie et le Joint Genome Institute de Département de l'énergie (DOE) des États-Unis (JGI), un bureau de DAINE de l'installation d'usager de la Science située au laboratoire national de Lawrence Berkeley (laboratoire de Berkeley), aux séquences produites de génome pour presque 600 centrales de millet vertes et relâchée une séquence très de haute qualité de génome de viridis de la référence S. L'analyse de ces derniers plantent les chercheurs également aboutis de séquences de génome pour recenser un gène lié à la dispersion de la graine dans les populations sauvages pour la première fois.

À notre connaissance, personne n'a jamais découvert un gène de dispersion qui voie. Cet article est le premier pour étudier une énorme quantité de diversité naturelle et dire, 'ouais, il y a des gènes à l'extérieur là qui affectent ce phénotype. »

Kellogg, auteur supérieur d'étude, centre de science des plantes de Donald Danforth

Résultats « d'une valeur massive » d'ordonnancement

La dispersion de la graine est critique pour des centrales dans le sauvage, mais c'est un trait indésirable pour les collectes domestiquées parce qu'il mène aux puissances réduites de récolte. Au-dessus des milliers d'années, les agriculteurs ont sélecté pour des centrales de céréale sans ce trait de éclatement - se rapporter au moment quand le boîtier des graines au bout de chaque succursale se brise à part ainsi les graines peut disperser - de sorte que les graines restent placé sur la centrale à rassembler.

Le mappage d'association a abouti l'équipe à recenser un gène 1 moins de éclatement appelé (SvLes1) ; les études de retouche de gène ont abouti par le Co-premier auteur que l'unité centrale Huang a confirmé qu'elle était impliquée dans l'éclatement en l'arrêtant. « C'est une variante de éclatement neuve de gène recensée dans une population naturelle.

Pas un grand nombre de ces gènes de éclatement ont été découverts qui ont laissé une centrale aller complètement injecter mais empêcher les graines de tomber, » ont dit le chef Jeremy Schmutz de programme d'usine de JGI, qui est également un chercheur de corps enseignant de HudsonAlpha.

« Ceci a pu être un autre mécanisme pour tourner hors circuit l'éclatement et pour domestiquer des collectes. » Comment l'éclatement se produit varie considérablement entre les collectes, Kellogg a ajouté, et l'éclatement des gènes peut être spécifique à la substance ou aux groupes de substances.

Les caractéristiques de génome ont également indiqué que le millet de vert a été introduit dans les temps multiples des Etats-Unis de l'Eurasie. L'équipe a également recensé un gène lié à la cornière de lame, qui détermine combien les lames de lumière solaire peuvent obtenir et servent consécutivement de facteur prédictif de puissance.

Le gène est un ortholog des gènes connus, « le gène a été maintenant tracé de retour en maïs comme impliqué dans la cornière de lame, » Schmutz remarquable. « C'est un exemple gentil de découverte de novo et en traçant alors de nouveau à recensez les gènes candidats. »

Par le programme de la Science de la Communauté de JGI, des séquences de plusieurs centaines de génomes verts de centrale de millet ont été produites, bien que les analyses finales se soient concentrées sur 598 personnes. Schmutz et son équipe ont assemblé et ont annoté les génomes chez HudsonAlpha. Sujan Mamidi et Adam Healey, deux des Co-premiers auteurs, ont abouti les analyses de caractéristiques et ont assemblé le millet vert « carter-génome » (un ensemble de 51.000 gènes qui représentent tous les gènes qui sont présents dans une substance donnée).

« C'est un exemple grand de développer une infrastructure de grande puissance de génome avec un système passablement accessible, » a dit Schmutz. « En établissant le carter-génome et les consultations permettez-nous de voir la variation de présence/absence facilement et de trouver des gènes manquer en particulier des consultations, et de confirmer les phénotypes, qui valident des traits. »

« Le nombre de lignes ordonnancées n'est pas insignifiant, et ils étaient tous, qui ont laissé l'équipe regarder la présence/absence des gènes entiers, » Kellogg de novo assemblé ont convenu. La « obtention de cette information est dure. Il y a une bonne raison personne fait lui ; c'est beaucoup de travail. Je ne l'aurais pas fait sans cotisation du groupe de Jeremy. Elle est juste une masse d'ordonnancement. »

Un moyen pour beaucoup d'applications

Kellogg a noté que les collectes C4 ont beaucoup d'intérêt parce qu'elles sont très productives même dans le feu vif tandis que les collectes C3 sont devenues moins efficaces à la photosynthèse, une préoccupation car les événements extrêmes de conditions météorologiques deviennent plus fréquents.

« Une part importante de la mission du centre de Danforth doit alimenter l'affamé et améliorer la santé des personnes. Donc il y a une question importante : comment transformer une collecte C3 en collecte C4. Il devrait y a un régulateur principal mais personne ne l'a trouvé, » Kellogg a réfléchi.

« [Le génome de viridis de S.] est un moyen pour beaucoup de différentes applications. Le groupe de JGI a été merveilleux pour collaborer avec, et ce [projet] n'aurait pas été possible sans leur participation ; il est quelque chose que nous n'aurions pas même commencée. »

Source:
Journal reference:

Mamidi, S., et al. (2020) A genome resource for green millet Setaria viridis enables discovery of agronomically valuable loci. Nature Biotechnology. doi.org/10.1038/s41587-020-0681-2.