Las plantas esparcen sus semillas por el paisaje para colonizar nuevas áreas, pero es difícil y costoso para los biólogos rastrear sus movimientos. Ahora, los investigadores de la Universidad Estatal de Portland han desarrollado una nueva técnica para secuenciar el ADN del cloroplasto de cientos de plantas a la vez, paraaprenda más sobre cómo se mueven las poblaciones de plantas.
La capacidad de establecer nuevas poblaciones es vital para las especies de plantas que buscan expandir su rango. Durante muchas décadas, los biólogos han estudiado el proceso de dispersión de semillas, pero los estudios genéticos de las poblaciones de plantas siempre se han visto obstaculizados por la dificultad de distinguir si las diferencias genéticasfueron el resultado del movimiento del polen genes masculinos o las semillas mismas que contienen el ADN de ambos padres. Para enfrentar este desafío, los investigadores pueden secuenciar el ADN de los cloroplastos, las estructuras verdes en las células vegetales que realizan la fotosíntesis.de una nueva herramienta, CallHap, publicada en Aplicaciones en Ciencias de las plantas , ha hecho que sea más barato y fácil secuenciar los genomas de cloroplastos de un gran número de plantas y rastrear con precisión la dispersión de semillas en los paisajes.
Debido a que los cloroplastos normalmente solo se heredan de la planta femenina, su variabilidad genética se puede usar para rastrear la dispersión de semillas sin interferencia del polen. Los cloroplastos evolucionan lentamente, por lo que los investigadores usan la secuenciación de próxima generación para buscar diferencias sutiles en sus genomas para determinar cómodos plantas de diferentes poblaciones podrían estar relacionadas. Para reducir los costos de estos estudios, el profesor Mitchell Cruzan y sus colegas Dr. Brendan Kohrn y Jessica Persinger desarrollaron CallHap, que se puede utilizar para secuenciar simultáneamente muchas plantas y separar los datos después.
Para usar CallHap, los investigadores primero deben obtener una secuencia de genoma de referencia para su especie objetivo, ya sea a partir de trabajos publicados previamente o secuenciando el ADN de una sola planta. Luego, deben secuenciar los cloroplastos de algunas plantas individualmente y alinearlos parael genoma de referencia para crear la base de datos básica utilizada por el programa. CallHap se puede utilizar para secuenciar cientos de individuos a la vez, dice Cruzan: "Nos motivó desarrollar este método para proporcionar datos de secuencia de genomas de cloroplastos enteros para grandes cantidades de plantas, para generar los grandes tamaños de muestra necesarios para estimaciones sólidas de dispersión de semillas "
Cruzan y su equipo probaron CallHap en redes genéticas artificiales antes de usarlo para investigar la tasa de dispersión de semillas de una margarita, campos de oro de California Lasthenia californica , que crece en el sur de Oregon, EE. UU."Estábamos bastante satisfechos con la baja tasa de error que detectamos", dijo entusiasmado Cruzan, quien desde entonces ha probado el programa en otras cuatro especies.Sus resultados sugirieron que los cloroplastos de hasta 200 plantas podrían secuenciarse juntos y separarse con precisión mediante CallHap, reduciendo significativamente los costos de estos estudios genéticos de población.
CallHap ya ha dado algunas ideas interesantes sobre la dispersión de semillas. Cruzan elabora, "En el L. californica estudio, encontramos fuertes diferencias en los genomas de cloroplastos de poblaciones separadas solo por unas pocas docenas de metros, lo que sugiere una distancia de dispersión de semillas sorprendentemente corta para esta especie ". Desde entonces han recopilado datos de secuencia de cloroplastos de seis especies de plantas diferentes que propagan sus semillasde varias maneras, y usaré CallHap para investigar cómo podrían funcionar sus métodos de dispersión de semillas en respuesta al cambio climático.
Además de proporcionar información sobre la dispersión de semillas, la tubería CallHap se puede utilizar para estimar las relaciones de otros tipos de genomas heredados de un solo padre, incluidas las mitocondrias, así como para investigar la propagación de bacterias y virus.
Cruzan y su equipo han hecho que CallHap esté disponible gratuitamente para descargar desde GitHub github.com/cruzan-lab/CallHap , junto con instrucciones sobre su uso.
Esta investigación fue apoyada por fondos de la National Science Foundation.
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Materiales proporcionados por Sociedad Botánica de América . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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