Nová studie vedená agronomem z Iowa State University může vědcům pomoci prozkoumat obrovské množství rostlinných semen uložených v zařízeních genové banky po celém světě, aby identifikovali ta, která jsou užitečná pro šlechtitele rostlin, kteří se snaží produkovat lepší odrůdy.
Snaha představuje experiment s důkazem konceptu, který může vědcům rostlin pomoci oddělit pšenici od plev, pokud jde o výběr nejlepších přírůstků ke šlechtění kultivarů s lepším výnosem nebo odolností vůči stresu, řekl Jianming Yu, spolupracovník profesor agronomie a vedoucí katedry Pioneer Distinguished Chair v chovu kukuřice.
Nový výzkum publikovaný v recenzovaném akademickém časopise Nature Plants se zaměřuje na čirok používaný pro bioenergii, ale mohl by mít důsledky pro řadu plodin, řekl Yu.
„Myslíme si, že je možné použít tyto předpovědi jako vodítko pro naše rozhodnutí o šlechtění a výběru,“řekl Xiaoqing Yu, postdoktorandský agronomický výzkumný spolupracovník a první autor článku. "Doufáme, že to usnadní lepší a přesnější šlechtění s různými genetickými materiály."
Výzkumníci testovali komplexní sadu genetických nástrojů, aby předpověděli, jaké vlastnosti by měly stovky semen čiroku, pokud by byly kultivovány. Tým poté pěstoval vzorky pro některé z těchto přírůstků čiroku, což je slovo používané k popisu rostlinného materiálu shromážděného z různých míst, aby posoudil přesnost jejich předpovědí založených na genomu. Předpovědi výnosů týmu se ukázaly být přesné ve více než 70 procentech času.
Teoreticky mají šlechtitelé rostlin přístup k virtuálnímu oceánu dat o zárodečné plazmě neboli genetickém materiálu rostlin z celého světa. Na světě existuje 1 750 genových bank obsahujících 7,4 milionů rostlinných přírůstků, ale pouze malé procento z nich má specifické vlastnosti, které šlechtitelé oceňují při produkci nových kultivarů pro potřeby produkce.
Nalezení těch nejlepších přírůstků mezi miliony dostupnými představuje pro vědce zabývající se rostlinami logistickou noční můru, řekl Jianming Yu.
Publikace ukazuje, že je možné do určité míry předvídat vlastnosti, které tyto přírůstky mají, na základě jejich genetického profilu. Yu řekl, že tento dokument činí krok směrem k „super nabití motoru“cenného zdroje, který umožňuje chovatelům čiroků soustředit se na cenné přírůstky s větší lehkostí a rychlostí, než je v současnosti možné.
„Všichni se shodneme na naléhavosti a výzvách efektivně těžit přírodní dědictví uložené v genových bankách,“řekl. "Musíme ale otestovat různé strategie a musíme vymyslet cestu."
Výzkumníci vybrali soubor 962 přírůstků čiroku z USA. S. Department of Agriculture databáze a provedla sekvenování pro získání dat otisků prstů pro celý genom. Testovali vybraný tréninkový vzorek a použili řadu predikčních nástrojů k posouzení různých vlastností. Výzkumníci poté kultivovali 200 těchto přírůstků, aby zkontrolovali, jak se jejich předpovědi shodují s realitou.
Předpovědi výnosu měly přesnost 76 procent a předpovědi pro ostatní vlastnosti, jako je výška rostlin, se pohybovaly od 67 do 83 procent.
„Využitím genomiky a analýzy dat můžeme určitě odvést lepší práci,“řekl Jianming Yu.
