Tim predvođen genetičarom soje sa Univerziteta Purdue Jiankin Ma razvio je novi biotehnološki alat za pripitomljavanje poželjnih osobina divlje soje, kao što je otpornost na štetočine insekata iz listova lišćara. Upotreba takvih alata, nazvanih de novo pripitomljavanje, olakšava naučnicima da naprave poboljšanja useva od divlje soje.
„Pripitomljavanje specijalnog useva od njegovog divljeg praoca nekada je trajalo hiljadama godina drevnim farmerima. Sada će nam možda trebati samo nekoliko godina“, rekao je Ma, profesor agronomije i predsedavajući za unapređenje soje u Savezu za soju Indijane. Koristeći rođake divlje soje, naučnici mogu da koriste metode za uređivanje gena da modifikuju gene koji stvaraju nove sorte pogodnije za poljoprivrednu proizvodnju.
Ovo omogućava otkriće dva duga nekodirajuća RNK gena (lncRNA) sa neobičnim svojstvom. Geni dele isti genetski lokus – sede jedan pored drugog na istom hromozomu. Ali ovi geni kontrolišu više osobina. Generalno, jedan gen kontroliše jednu osobinu.
Ma i 12 koautora iz Purdue i drugih institucija u SAD i Kini prijavili su svoje rezultate u Nature Genetics. Studija identifikuje prve duge nekodirajuće RNK gene u bilo kojoj domaćoj biljnoj ili životinjskoj vrsti koja može biti ciljana za selekciju ljudi.
Koautor Blake Meiers sa Univerziteta Kalifornije, Davis, istakao je kako je rad integrisao različite pristupe i otkrića u vezi sa lncRNA.
„Korišćenje tradicionalnijeg pristupa mapiranju agronomskih osobina soje dovelo je do otkrića jedne, zajedničke molekularne osnove. Osobine su različite i uključuju veličinu listova i stabljika, ali i otpornost na insekte“, rekao je Meiers, ugledni profesor nauka o biljkama na UC Davis.
„Ispostavilo se da su ove osobine regulisane na neobičan način, pomoću gena koji ne proizvode protein, za razliku od većine gena, već proizvode duge nekodirajuće RNK. na evolucionu pojavu ovog jedinstvenog genetskog lokusa“, rekao je Mejers.
Koautor Rendal Nelson, profesor emeritus uzgoja soje na Univerzitetu Ilinois Urbana-Champaign, pohvalio je sinergizam između istraživačkih programa koji su dali rezultate za koje je malo verovatno da će biti postignuti pojedinačno.
„Moj program je u velikoj meri zasnovan na terenu i razvili smo jedinstvenu populaciju linija od ukrštanja soje i divlje soje za mapiranje gena povezanih sa pripitomljavanjem. Jiankin laboratorija je bila u mogućnosti da kreativno koristi ove linije da identifikuje novu genetsku kontrolu glavnih razlika između soje. i divlju soju“, rekao je Nelson.
„Ovi rezultati ne samo da doprinose našem razumevanju alternativnih načina genetske kontrole, već i doprinose našem razumevanju pripitomljavanja“, rekao je on. „U budućnosti, ovi rezultati će pomoći u procesu korišćenja neiskorišćene genetske raznovrsnosti divlje soje.“
Drevni farmeri su pre nekoliko vekova pripitomili široko proizvedenu modernu sortu soje – nazvanu Glicine mak, od Glicine soja, divlje vrste. Novootkriveni lncRNA geni su visoko eksprimirani u divljoj soji.
„Visoka ekspresija znači da mogu da naprave više kopija RNK sa specifičnim strukturama da bi proizvele više kopija male RNK, koje inhibiraju ekspresiju nekoliko gena koji kodiraju proteine koji su u osnovi ovih osobina povezanih sa pripitomljavanjem. Ali ta dva gena su slabo izražena u kultivisanoj soji, “ rekla je mama. „Oni su funkcionalni u divljoj soji, ali sada nisu u kultivisanoj soji jer je mutacija nastala prirodno.
Divlja soja ima sitno seme, cvetove i listove. Sve raste u kultivisanoj soji. Pubescentna forma kultivisane soje takođe raste duže stabljike i listove u oblicima koji pružaju otpornost na štetočine insekata kao što su čičkari.
U pripitomljavanju useva, farmeri biraju biljke kako bi povećali njihovu pogodnost za ljudske potrebe. Traže osobine kao što su ukus i biljke sa većim i više semena koje dovode do većeg prinosa. Proces pripitomljavanja, međutim, smanjuje genetski diverzitet, temelj modernog uzgoja.
Moderna pripitomljena soja pati od ove smanjene genetske raznovrsnosti, što postavlja novu hitnost u razumevanje šire genetske raznovrsnosti divljih vrsta. Sa poznavanjem gena odgovornih za različite osobine, genetičari soje mogu koristiti molekularne metode da ih integrišu u nove pripitomljene sorte.
Tehnologija za uređivanje gena povećava njihovu sposobnost da prevedu osnovna istraživanja u razvoj novih sorti soje sa poboljšanim sastavom semena, nutritivnim svojstvima, sadržajem ulja, proteina i esencijalnih aminokiselina, na primer.
„Smatramo naš tim kao tragače za genima da pronađu genetske varijacije za uzgoj bolje soje za farmere u Indijani i širom nacije“, rekao je Ma. „Naša laboratorija i kolege su ranije identifikovali nekoliko gena koji su u osnovi drugih osobina povezanih sa pripitomljavanjem. Ovo prikupljeno znanje je učinilo novo pripitomljavanje divlje soje i njenih srodnika izvodljivim.“
