El arroz es un alimento básico para más de la mitad de la población mundial y un modelo para estudios de gramíneas de bioenergía candidatas como el sorgo, el pasto de pasto y el Miscanthus. Para optimizar los cultivos para la producción de biocombustibles, los científicos buscan identificar genes que controlen rasgos clave comocomo rendimiento, resistencia a enfermedades y eficiencia en el uso del agua.
Las poblaciones de plantas mutantes, cada una con uno o más genes alterados, son una herramienta importante para dilucidar la función del gen. Con la secuenciación del genoma completo a nivel de un solo nucleótido, los investigadores pueden inferir las funciones de los genes al observar la ganancia o pérdidade rasgos particulares, pero la utilidad de las colecciones mutantes de arroz existentes ha sido limitada por varios factores, incluido el ciclo de vida relativamente largo de seis meses de los cultivares y la falta de información de secuencia para la mayoría de las líneas mutantes.
en un artículo publicado en La célula vegetal , un equipo dirigido por Pamela Ronald, profesora en el Centro del Genoma y el Departamento de Fitopatología de UC Davis y directora de Grass Genetics en el Instituto de Bioenergía JBEI del Departamento de Energía DOE, con colaboradores de UC Davisy el DOE Joint Genome Institute JGI, informaron sobre la primera población mutante de Kitaake inducida por neutrones rápidos, secuenciada por un genoma completo, una variedad de arroz modelo con un ciclo de vida corto.
Kitaake Oryza sativa L. ssp. Japonica completa su ciclo de vida en solo nueve semanas y no es sensible a los cambios en el fotoperíodo. Esta novedosa colección acelerará la investigación genética funcional en arroz y otras monocotiledóneas, un tipo de especies de plantas con flores que incluyepastos
"Algunas de las variedades de arroz más populares que las personas usan en este momento solo tienen dos generaciones por año. Kitaake tiene hasta cuatro, lo que realmente acelera el trabajo de genómica funcional", dijo Guotian Li, científico del proyecto en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley BerkeleyLab y subdirector de Grass Genetics en JBEI.
En un estudio piloto publicado anteriormente, Li, Mawsheng Chern y Rashmi Jain, coautores principales de La célula vegetal artículo, demostró que la irradiación de neutrones rápidos produjo mutaciones abundantes y diversas en Kitaake, incluidas sustituciones, deleciones, inserciones, inversiones, translocaciones y duplicaciones de una sola base. Otras técnicas que se han utilizado para generar poblaciones mutantes de arroz, como la inserciónde los segmentos de genes y cromosomas y el uso de herramientas de edición de genes como CRISPR-Cas9, generalmente producen un solo tipo de mutación, señaló Li.
"La irradiación de neutrones rápidos causa diferentes tipos de mutaciones y da diferentes alelos de genes, por lo que realmente podemos obtener algo que no se puede lograr de otras colecciones", dijo.
La secuenciación del genoma completo de esta población mutante - 1,504 líneas en total con una cobertura de 45 veces - permitió a los investigadores identificar cada mutación en una resolución de un solo nucleótido. Identificaron 91,513 mutaciones que afectan a 32,307 genes, el 58 por ciento de todos los genesen el genoma del arroz de aproximadamente 389 megabase. Una alta proporción de estas fueron mutaciones de pérdida de función.
Usando esta colección de mutantes, el grupo Grass Genetics identificó una inversión que afecta a un solo gen como la mutación causante del fenotipo de grano corto en una línea mutante con una población que contiene solo 50 plantas. En contraste, los investigadores necesitaron más de 16,000 plantas paraidentificar el mismo gen usando el enfoque convencional.
"Esta comparación demuestra claramente el poder de la población mutante secuenciada para el análisis genético rápido", dijo Ronald.
Este catálogo de mutaciones de alta densidad y alta resolución brinda a los investigadores oportunidades para descubrir nuevos genes y elementos funcionales que controlan diversas vías biológicas. Para facilitar el acceso abierto a este recurso, el grupo Grass Genetics ha establecido un portal web llamado KitBase, que permiteusuarios para encontrar información relacionada con la colección de mutantes, incluida la secuencia, la mutación y los datos fenotípicos para cada línea de arroz.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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