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Los investigadores determinan el gen relacionado con la dispersión de la semilla en mijo verde

Por años, Elizabeth (Toby) Kellogg, doctorado, investigador de la pieza y de Roberto E. rey Distinguished y otros investigadores en el centro de la botánica de Donald Danforth (centro de Danforth) impulsó arriba y abajo de las carreteras de los Estados Unidos continentales, tirando de vez en cuando encima al lado del camino para cerco las pequeñas instalaciones llenas de yerbajos y para traerlas de nuevo al laboratorio.

El fleco lleno de yerbajos era mijo verde (viridis) de la setaria, un fleco del pequeño modelo con un ciclo vital corto que utiliza un proceso de fijación del carbono conocido como el camino C4, que ayuda determinado a las instalaciones a prosperar en ambientes calientes, áridos. El maíz y la caña de azúcar están entre las altas cosechas mayores del rendimiento C4, al igual que las materias de base Miscanthus del combustible biológico del candidato y los switchgrass.

Los viajes por carretera y los centenares innumerables de instalaciones han dado lugar a un papel, “un recurso del genoma para los viridis verdes de la setaria del mijo habilitan descubrimiento de lugares geométricos agronómico valiosos,” en biotecnología de la naturaleza.

Kellogg y sus colegas, junto con investigadores en el instituto de HudsonAlpha para la biotecnología y el Ministerio de los E.E.U.U. de Joint Genome Institute (DOE) de la Energía (JGI), una oficina de la GAMA de la instalación del utilizador de la ciencia situada en el laboratorio nacional de Lorenzo Berkeley (laboratorio de Berkeley), las series generadas del genoma para casi 600 instalaciones de mijo verdes y liberada una serie muy de alta calidad del genoma de los viridis de la referencia S. El análisis de éstos instala a investigadores también llevados de las series del genoma para determinar un gen relacionado con la dispersión de la semilla en poblaciones salvajes por primera vez.

A nuestro conocimiento, nadie ha descubierto nunca un gen de la dispersión que manera. Este papel es primer para reconocer una enorme cantidad de diversidad natural y decir, 'sí, hay los genes ahí fuera que afectan a este fenotipo.”

Kellogg, autor mayor del estudio, centro de la botánica de Donald Danforth

Resultados de una “cantidad masiva” de secuencia

La dispersión de la semilla es crítica para las instalaciones en el salvaje, pero es un rasgo indeseable para las cosechas domesticadas porque lleva a los rendimientos reducidos de la cosecha. Sobre millares de años, los granjeros han seleccionado para las instalaciones del cereal sin este rasgo rompedor - referir al momento cuando el atado de semillas en el extremo de cada brazo se rompe aparte así que las semillas puede dispersarse - de modo que las semillas permanezcan encima de la instalación que se cerco.

La correspondencia de la asociación llevó a las personas a determinar un gen llamado menos 1 rompedor (SvLes1); el gen que corregía estudios llevó por el co-primer autor que la PU Huang confirmó que fue implicada en romper apagándolo. “Es una nueva variante rompedora del gen determinada en una población natural.

No muchos de estos genes rompedores se han descubierto que permitieron una instalación ir hasta el final a sembrar sino a evitar que caigan las semillas,” dijeron a la culata de cilindro Jeremy Schmutz del programa de la instalación de JGI, que es también investigador de la facultad de HudsonAlpha.

“Éste podía ser otro mecanismo para girar lejos romper y para domesticar cosechas.” Cómo ocurre el romper varía extensamente entre las cosechas, Kellogg agregó, y romper genes puede ser específico a la especie o a los grupos de especies.

Los datos del genoma también revelaron que el mijo del verde fue introducido en los tiempos múltiples de Estados Unidos de Eurasia. Las personas también determinaron un gen asociado al ángulo de la hoja, que determina cuánto pueden conseguir y a su vez sirven las hojas de la luz del sol como calculador del rendimiento.

El gen es un ortholog de genes sabidos, “el gen ahora se ha correlacionado detrás en maíz según lo implicado en ángulo de la hoja,” Schmutz conocido. “Es un ejemplo agradable del descubrimiento de novo y entonces correlacionando de nuevo a determine los genes del candidato.”

Con el programa de la ciencia de la comunidad de JGI, las series de varios cientos de genomas verdes de la instalación de mijo fueron generadas, aunque los análisis finales se centraron en 598 individuos. Schmutz y sus personas montaron y anotaron los genomas en HudsonAlpha. Sujan Mamidi y Adán Healey, dos de los co-primeros autores, llevaron los análisis de datos y montaron el mijo verde “cubeta-genoma” (un equipo de 51.000 genes que representan todos los genes que están presentes en una especie dada).

“Éste es un gran ejemplo de desarrollar una infraestructura en grande del genoma con un sistema razonablemente accesible,” dijo a Schmutz. “Construyendo el cubeta-genoma y las adquisiciones permita que veamos la variación de la presencia/de la ausencia fácilmente y que encontremos genes el faltar particularmente de adquisiciones, y que confirmemos los fenotipos, que validan rasgos.”

“El número de líneas ordenadas no es trivial, y eran todos de montado novo, que permitió a las personas observar presencia/la ausencia de genes enteros,” Kellogg estuvieron de acuerdo. “Conseguir esa información es duro. Hay una buena razón nadie hecha le; es mucho trabajo. No lo habría hecho sin la contribución del grupo de Jeremy. Es apenas una enorme cantidad de secuencia.”

Un recurso para muchos usos

Kellogg observó que las cosechas C4 han conseguido mucho interés porque son muy productivas incluso en el alto calor mientras que las cosechas C3 han llegado a ser menos eficientes en la fotosíntesis, una preocupación pues las acciones extremas del tiempo llegan a ser más frecuentes.

“Una parte grande de la misión del centro de Danforth es introducir el hambriento y perfeccionar salud humana. Tan hay una pregunta importante: cómo girar una cosecha C3 en una cosecha C4. Debe haber un regulador principal pero nadie lo ha encontrado,” Kellogg mused.

“[El genoma de los viridis del S.] es un recurso para muchos diversos usos. El grupo de JGI ha sido maravilloso colaborar con, y esto [proyecto] no habría sido posible sin su implicación; es algo que incluso no habríamos comenzado.”

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.