Nowe badanie genetyki jednej z najważniejszych roślin uprawnych na świecie odkryło metody bardziej efektywnej uprawy ziemniaków.

Ziemniaki są jednym z czterech najważniejszych źródeł węglowodanów w diecie człowieka. Jednak przez dziesięciolecia rolnicy i hodowcy roślin walczyli o zwiększenie plonów ziemniaków, podczas gdy inne ważne uprawy węglowodanów, takie jak kukurydza i ryż, wykazały znaczną poprawę.

Badając rodzinę psiankowatych, której częścią jest ziemniak, międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez dr Yaoyao Wu z Chińskiej Akademii Nauk Rolniczych, w tym dr Sandra Knapp OBE FRS z Muzeum, był w stanie przewidzieć obecność psiankowatych ponad 350 000 szkodliwych wariantów genów, które ograniczają efektywną hodowlę ziemniaków. Zespół ma nadzieję, że dzięki pełnemu zrozumieniu genetyki rośliny naukowcy będą w stanie lepiej hodować nowe odmiany ziemniaka odporne na rzeczywiste i potencjalne wyzwania środowiskowe wynikające z katastrofy planetarnej.

Dr Knapp mówi: „Te badania to pierwszy etap długiego procesu. Dzięki pełnemu zrozumieniu genetyki ziemniaka hodowcy roślin będą mogli lepiej hodować nowe odmiany ziemniaka, które rosną energicznie lub są być może bardziej odporne na choroby i inne wyzwania środowiskowe. Bardzo podobało mi się uczestnictwo w tym badaniu, to po prostu pokazuje, w jaki sposób zrozumienie różnorodności biologicznej poprzez badanie taksonomii i ewolucji ma dalekosiężne implikacje dla wielu rzeczy, których nie można przewidzieć na początku”.

Problem z ziemniakami

To, że ziemniaki są jedną z najczęściej spożywanych roślin uprawnych na Ziemi, przeczy temu, jak trudno jest je ulepszyć poprzez hodowlę roślin.

„Hodowla ziemniaków jest bardzo trudna, ponieważ jest to roślina rozmnażana klonalnie, więc młode ziemniaki są hodowane z kawałków starych” – wyjaśnia Sandy. „Oznacza to, że nagromadziły się u nich liczne szkodliwe mutacje, które mają wpływ na ich zdrowie i wzrost i nie można ich łatwo usunąć przy użyciu tradycyjnych metod.”

Innym czynnikiem komplikującym jest to, że ziemniaki są tetraploidalne, co oznacza, że ​​mają cztery zestawy chromosomów, o dwa więcej niż większość roślin i zwierząt. Ziemniaki są również samoniekompatybilne, co oznacza, że ​​nie mogą się samozapylić, co jest zwykłą metodą tworzenia nowych odmian, więc tradycyjne metody hodowli, które działają na inne organizmy, są trudne do zastosowania w ziemniakach.

Bezpieczeństwo żywnościowe w sytuacji zagrożenia planetarnego

Pierwszym krokiem do produkcji lepszych ziemniaków jest zrozumienie stanu ich genetyki. W tym celu zespół wykorzystał technikę znaną jako profilowanie szybkości ewolucji genomu (GERP), która polega na wyszukiwaniu obszarów ograniczonych ewolucyjnie w genomie rośliny w celu mapowania i przewidywania szkodliwych lub szkodliwych mutacji w regionach ważnych dla przeżycia rośliny.

„Pomogliśmy zespołowi zrozumieć relacje między członkami rodziny psiankowatych, opierając badania na rzeczywistości genetycznej i ewolucyjnej” – wyjaśnia Sandy, ekspert w dziedzinie psiankowatych. „Zrozumienie drzewa genealogicznego tych roślin ma fundamentalne znaczenie dla tego projektu, ponieważ bez niego wszystkie przewidywania genetyczne się nie spełnią”.

W sumie profilowanie wykryło obecność 367 499 szkodliwych wariantów genów w genomie ziemniaka. Informacje te można wykorzystać do stworzenia linii wsobnych, a następnie do rozpoczęcia hodowli nowych odmian ziemniaków.

Jednak zespół był zaskoczony, gdy odkrył, że najlepszą opcją do wyhodowania bardziej odpornych ziemniaków byli mniej energiczni, wolniej rosnący rodzice. Zwykle najbardziej energiczne rośliny są wybierane przez hodowców jako rodzice dla tych wsobnych szczepów.

„Wykorzystywanie mniej energicznych ziemniaków do tworzenia lepszych linii rodzicielskich do przyszłej hodowli ziemniaków jest sprzeczne z intuicją, ale jest to naprawdę interesujące odkrycie” – mówi Sandy. „Te nowe metody przewidywania mogą naprawdę przyspieszyć hodowlę ziemniaków”.

„Taksonomia staje się coraz ważniejsza dla wielu roślin uprawnych, ponieważ naukowcy chcą dowiedzieć się więcej o ich dzikich krewnych. Badanie dzikich krewnych może pomóc w zwiększeniu różnorodności genetycznej upraw i znalezieniu użytecznych genów, które mogą pomóc im przezwyciężyć dzisiejsze poważne wyzwania środowiskowe, takie jak zmiana klimatu”.

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Cell.

KOŃCZY SIĘ

Kontakt z biurem prasowym
Tel: 07799690151
E-mail: press@nhm.ac.uk
Obrazy do pobrania tutaj.

Muzeum Historii Naturalnej to zarówno wiodące na świecie centrum badań naukowych, jak i najczęściej odwiedzana atrakcja wewnętrzna w Wielkiej Brytanii w zeszłym roku. Z wizją przyszłości, w której zarówno ludzie, jak i planeta prosperują, ma wyjątkową pozycję, aby być potężnym orędownikiem równoważenia potrzeb ludzkości z potrzebami świata przyrody.

Jest opiekunem jednej z najważniejszych kolekcji naukowych na świecie, obejmującej ponad 80 milionów okazów, do których badacze z całego świata uzyskali dostęp zarówno osobiście, jak i za pośrednictwem ponad 30 miliardów pobrań danych cyfrowych. 350 naukowców z Muzeum znajduje rozwiązania dla sytuacji kryzysowych planety, począwszy od utraty bioróżnorodności, a skończywszy na zrównoważonym wydobywaniu zasobów naturalnych.

Muzeum wykorzystuje swój globalny zasięg i wpływy, aby realizować swoją misję kreowania orędowników planety – informowania, inspirowania i wzmacniania wszystkich, aby mogli zmieniać naturę. Każdego roku witamy miliony odwiedzających w naszych progach, naszą stronę internetową odnotowało 17 milionów odwiedzin w ciągu ostatniego roku, a nasze wystawy objazdowe obejrzało około 20 milionów osób w ciągu ostatnich 10 lat.