Schneider, adiunkt biologii na UW-La Crosse, otrzymał grant badawczy w wysokości 52 680 dolarów od Kalifornijskiego Instytutu Badań nad Pomidorami na zbadanie materiału genetycznego rzepaku rozgałęzionego, inwazyjnego chwastu podlegającego ścisłej kontroli Kalifornijskiego Departamentu Żywności i Rolnictwa.

Pomimo swojego zewnętrznego wyglądu przypominającego delikatny fioletowy kwiat, rozgałęziona rzepak stanowi zagrożenie na polach upraw pomidorów, gdzie jego nasiona wrastają w korzenie roślin żywicielskich i wysysają składniki odżywcze. Problem jest szczególnie uciążliwy w Kalifornii, gdzie uprawia się 95% wszystkich pomidorów przeznaczonych do przetwórstwa w USA.

Chwast ten, pochodzący z Eurazji, ale po raz pierwszy odkryty w USA w 1890 roku, może zmniejszyć plony nawet o 80%, powodując znaczne koszty dla rolników i rządu stanowego. Chwast ten pojawiał się sporadycznie na uprawach pomidorów w Kalifornii w ciągu ostatniego stulecia – czasami bez żadnych raportów przez dziesięciolecia. Jednak współczesne epidemie tego chwastu w latach 2009, 2014 i 2017–2023 sprawiły, że rolnicy i decydenci zastanawiali się, jak na dobre wyeliminować tę roślinę.

Wchodzi Schneider, który spędził ostatnie dwa lata na badaniu zmienności genetycznej rozgałęzionej miotły, zwanej naukowo Phelipanche ramosa. Podobnie jak każda populacja określonego gatunku, czy to żyraf czy klonów, ma niewielkie różnice w cechach w obrębie swojego gatunku, tak samo jest i w przypadku tego chwastu.

Jeśli Schneiderowi uda się wykorzystać te drobne różnice do zidentyfikowania pewnych unikalnych podgrup genetycznych rozgałęzionego rzepaku, podgrupy te mogą dostarczyć wskazówek dotyczących jego zdolności do przetrwania ponad stulecia i uniknięcia wysiłków łagodzących. Kluczowym pytaniem, jakie zaprząta głowę Schneider, jest to, czy obecna epidemia rzepaku rozgałęzionego jest współczesnym odrodzeniem wcześniejszych epidemii, czy też została ponownie sprowadzona do Kalifornii z innych krajów poprzez skażone nasiona.

Taka wiedza może pomóc w określeniu najlepszych strategii zarządzania w celu kontrolowania rozprzestrzeniania się, czy to poprzez poprawę praktyk higieny w rolnictwie w Kalifornii, czy też egzekwowanie bardziej rygorystycznych kontroli importu nasion.

„Bez względu na to, co znajdę, dane będą przydatne w podejmowaniu lepszych decyzji w zakresie zarządzania” – mówi Schneider. „Bezpośrednie korzyści gospodarcze i ludzkie są dla mnie motywacją i uzupełniają inne projekty badawcze realizowane w moim laboratorium, skupiające się na rodzimych gatunkach roślin”.

Z wcześniejszych badań Schneidera finansowanych przez CTRI wynika, że ​​jak dotąd nie ujawniono żadnych wyraźnych różnic genetycznych w obrębie gatunku, co sugeruje, że pomimo przerwy czasowej pomiędzy zakażonymi polami, wszystkie ogniska mogły mieć swoje źródło w tym samym pierwotnym wprowadzeniu nasion. Innymi słowy, hipoteza, że ​​nasiona zostały ponownie sprowadzone do Kalifornii spoza stanu, nie została jak dotąd potwierdzona. Jednak dzięki odnowionemu grantowi Schneider może bardziej kompleksowo przyjrzeć się obecnej epidemii, włączyć nowe lokalizacje w Kalifornii i na całym świecie od 2023 i 2024 r., zwiększając wielkość próby, a tym samym ważność tych wyników.

Celem nowej dotacji jest w szczególności:

• Porównaj wcześniej niezbadane populacje rzepaku rozgałęzionego w Chile z populacjami Kalifornii.

• Dodaj dane genetyczne z siedmiu nowych zakażonych pól w Kalifornii w 2023 lub 2024 r., aby ustalić, czy te próbki są charakterystyczne dla tego, co można zaobserwować w innych częściach stanu i regionu.

• Ustal, czy opublikowane dane dotyczące kilku eurazjatyckich populacji rzepaku rozgałęzionego na różnych żywicielach można analizować razem z istniejącym zbiorem danych z Kalifornii.

Aby poznać skład genetyczny rośliny, Schneider i jego zespół badawczy używają maszyny ze stalowymi koralikami, która pozwala im rozdrobnić pojedyncze kwiaty pasożyta na drobne kawałki, aby móc wyodrębnić DNA i je oczyścić. Stamtąd próbki trafią do specjalistycznego laboratorium analizy DNA w innym kampusie.

Schneider od początku angażował studentów w swoje badania. Ellie Euler, uczennica ostatniej klasy Holmen High School, jest asystentką naukową w semestrze wiosennym Schneidera. Zapisana na UWL jako studentka specjalna w programie Early College Credit Program (ECCP) umożliwia prowadzenie badań naukowych w ramach samodzielnego toku studiów. To, co w badaniach najbardziej ją zaintrygowało, to genetyka.

„Chciałem zdobyć doświadczenie badawcze, zwłaszcza że planuję kontynuować studia doktoranckie. stopnia” – mówi. „Dziedzina genetyki jest dla mnie bardzo interesująca, a ten projekt badawczy dotyczy w całości badań DNA, co jest zgodne z moimi zainteresowaniami.”

Oprócz grantu z Kalifornijskiego Instytutu Badań nad Pomidorami Schneider otrzymał także grant badawczy wydziału UWL, który umożliwi mu analizę próbek rozgałęzionych rzepaku z całych Stanów Zjednoczonych. Taksonomiści spekulują, że rzepak rozgałęziony składa się z dwóch odrębnych gatunków, z których jeden jest bardziej niebezpieczny dla upraw. Będzie porównywał materiał genetyczny w próbkach patogenów z Kalifornii z próbkami z innych części Stanów Zjednoczonych, poza polami uprawnymi, aby ustalić, czy są to ten sam gatunek.