Międzynarodowe konsorcjum z udziałem badaczy z Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie opracowało pangenom owsa. To przełom w badaniach nad tym gatunkiem, którego struktura genetyczna była do tej pory trudna do zrozumienia.
Owies jest rośliną o dużym znaczeniu gospodarczym, wykorzystywaną w produkcji żywności, pasz czy kosmetyków. Głównym celem programów hodowlanych jest opracowanie odmian owsa o lepszych parametrach agrotechnicznych, w tym o wysokim plonie i jakości ziarna, odporności na choroby i wyleganie, a także zdolnościach adaptacyjnych do zmieniających się warunków środowiskowych. Znacznie łatwiej jest prowadzić badania genetyczne i osiągać cele hodowlane w diploidalnych gatunkach zbóż, takich jak ryż, jęczmień czy kukurydza, zaś ogromnie trudno w przypadku roślin poliploidalnych, takich jak pszenica czy właśnie owies. W przypadku owsa jego skomplikowana struktura genetyczna była do tej pory trudna do zrozumienia, głównie ze względu na wyjątkowo duży genom i jego ogromną złożoność, w tym liczne translokacje. Utrudniało to prowadzenie badań naukowych.
Idea sekwencjonowania wielu genotypów reprezentujących różne gatunki z rodzaju Avena zrodziła się w instytucie IPK Leibniza w Gatersleben w Niemczech w 2017 roku. Początkowy plan sekwencjonowania egzomu przekształcono wówczas w plan utworzenia pangenomu. Stworzono konsorcjum PanOat, w skład którego weszło 17 jednostek naukowych z Kanady, Stanów Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii, Niemiec, Polski, Finlandii, Szwecji, Hiszpanii, Szwajcarii i Australii. Nasz kraj reprezentuje Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie.
Efektem prac badawczych są dwie publikacje, które ukazały się w właśnie w czasopismach „Nature” oraz „Nature Communications”. Zespół pod kierownictwem dr. Martina Maschera z IPK Gatersleben opracował pangenom owsa w oparciu o sekwencje genomów 33 genotypów oraz pantranskryptom w oparciu o analizę 23 linii. Z kolei zespół kierowany przez dr. Nicka Tinkera z AAFC w Ottawie zbadał pochodzenie heksaploidalnego owsa w oparciu o analizę 9 tys. genotypów z całego świata.
Polskim wkładem jest zsekwencjonowanie genomu i transkryptomu krajowej odmiany Bingo wyhodowanej w Hodowli Roślin Strzelce. Dodatkowo analiza objęła międzygatunkowe populacje wyprowadzone przez dr hab. Edytę Paczos-Grzędę z UP w Lublinie w ramach badań własnych prowadzonych w Instytucie Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin we współpracy z IBERS Aberystwyth. Wykorzystano jej wiedzę na temat zróżnicowania genetycznego i pokrewieństwa gatunków z rodzaju Avena oraz cytogenetyki owsa.
Dla środowiska naukowego zajmującego się badaniami w tym gatunku to wyniki przełomowe, umożliwiają bowiem szczegółową analizę transkryptomów i genomów nie tylko genotypów, które analizowano w ramach inicjatywy PanOat, ale poprzez analizę porównawczą również każdego innego genotypu owsa, dla którego dostępne są jakiekolwiek dane genomowe czy transkryptomowe. W przypadku tak skomplikowanego genomu, jak genom heksaploidalnego owsa są to zasoby, które trudno przecenić.
MK, źródło: UP w Lublinie