Międzynarodowy zespół naukowców zebrał pierwszą kompletną sekwencję genomu jeżyny, tworząc narzędzie genetyczne, które pomoże hodowcom owoców opracować nowe odmiany o ulepszonym smaku, odporności i innych pożądanych cechach.

Margaret Worthington, profesor nadzwyczajny i hodowca owoców w Arkansas Agricultural Experiment Station, ramieniu badawczym Wydziału Rolnictwa Uniwersytetu Arkansas, powiedziała, że ​​ten projekt zaowocował pierwszym złożeniem długości chromosomu i adnotacją genomu jeżyny.

Wyborowa jagoda
Worthington współpracował z zespołem 26 badaczy z siedmiu krajów, w tym z instytucjami z siedmiu stanów USA. Wspólnie zebrali genom Hillquista, dzikiej jeżyny o wyjątkowym pokroju owocowania, odkrytej w 1949 roku przez HL Hillquista, ogrodnika z Ashland w Wirginii. Jest to jedyne znane źródło genetyki owocującej pierwiosnkiem i jest rodzicem każdej odmiany owocującej pierwiosnkiem, opracowanej przez publiczne i prywatne programy hodowlane.

Arkansas Agricultural Experiment Station kierowała międzynarodowym zespołem, który zebrał pierwszą kompletną sekwencję genomu jeżyny. (U of A System Division of Agriculture, fot. Fred Miller)

Rośliny jeżyny to rośliny wieloletnie z dwuletnimi pędami lub łodygami, które żyją przez dwa lata. Łodygi są znane jako primocanes w pierwszym roku i floricanes w drugim roku. Większość jeżyn owocuje tylko na kwiatostanach. Jeżyny owocujące w pierwiosnki kwitną i owocują na kwiatostanach wczesnym latem i na pierwiosnkach późnym latem.

University of Arkansas System Division of Agriculture wypuścił pierwsze odmiany owocujące pierwiosnkami, Prime-Jim® i Prime-Jan®, w 2004 roku. Sześć z 21 wydanych przez ten oddział jeżyn to odmiany owocujące pierwiosnkiem.

Amerykanie wydali ponad 656 milionów dolarów na jeżyny w 2020 roku, zgodnie z danymi z Przewodnika po rynku produktów z 2022 roku, cytowanego w artykule badawczym.

Kładąc wszystko razem
Worthington zebrał międzynarodowy zespół naukowców, którzy wykorzystali wiele zaawansowanych narzędzi genetycznych do sekwencjonowania i opisywania genomu jeżyny z dużą dokładnością.

Grupa zsekwencjonowała jeżynę Hillquista i złożyła kawałki w kompletne chromosomy. Następnie naukowcy zbadali genom, aby zbudować dokładną adnotację strukturalną — identyfikację dokładnej lokalizacji każdej sekwencji DNA, która zawiera gen. Opracowali również adnotację funkcji — opis prawdopodobnej funkcji każdego genu w oparciu o role podobnych genów w innych roślinach, które posłużyły jako modele.

Artykuł badawczy na temat projektu genomu, zatytułowany „Zestawienie genomu o długości chromosomu i adnotacja jeżyny”, został opublikowany w numerze G3 z lutego 2023 r., czasopiśmie badań genetycznych wydawanym przez Oxford University Press.

Ukończony genom okazał się już pomocny w programie hodowlanym Wydziału Rolnictwa. „Od tego czasu używaliśmy genomu do wielu rzeczy” – powiedział Worthington. „Mamy już w toku kilka prac badawczych, które opierają się na tym zgromadzeniu”.

Zespół jeżyn dał grupie badawczej Worthington punkt wyjścia, z którego mogli opracować tysiące markerów molekularnych i po raz pierwszy przeprowadzić badanie asocjacyjne całego genomu w jeżynach, powiedziała.

Badanie asocjacyjne całego genomu to obserwacyjna analiza wariantów genetycznych u ogromnej liczby osobników tego samego gatunku. Celem jest zidentyfikowanie genów, które są statystycznie powiązane z określonymi cechami. Uzyskane w ten sposób informacje mają szeroki zakres zastosowań, w tym szacowanie odziedziczalności pożądanych cech u roślin.

Worthington powiedział, że te wysiłki przyniosły diagnostyczne markery genetyczne dla owocowania pierwiosnków, których zespół hodowców owoców Arkansas używa po raz pierwszy w tym roku.

„Praca w terenie zawsze będzie naszym chlebem powszednim” – powiedziała. „Ale błędem byłoby nie używać nowoczesnych narzędzi do rozwijania naszego programu, usprawniania go i zwiększania wydajności”.