สล็อตแตกง่าย นักวิจัย Curtis Pozniak อยู่ในแนวหน้าในการช่วยค้นพบความซับซ้อนทางพันธุกรรมของพืชผลสำคัญทั่วโลกแผนที่คือบทกวีที่ยิ่งใหญ่ที่สุด เส้นและสีแสดงถึงความฝันอันยิ่งใหญ่ Gilbert Grosvenor บรรณาธิการคนแรกของ National Geographic กล่าวว่าCurtis Pozniak ได้เรียนรู้บทเรียนเดียวกันนี้หลังจากช่วยมีบทบาทสำคัญในการทำแผนที่จีโนมข้าวสาลี
ซึ่งเป็นโครงการที่สามารถพลิกโลกของข้าวสาลีได้
“ฉันเปรียบเสมือนการมองดูดวงอาทิตย์ เป็นจีโนมที่ใหญ่มาก และเรายังคงอยู่ในขั้นเริ่มต้นของการวิเคราะห์องค์ประกอบและการจัดระเบียบของมัน ตอนนี้เรามีพิมพ์เขียวทางพันธุกรรมแล้ว” Pozniak ผู้เพาะพันธุ์ข้าวสาลีและศาสตราจารย์แห่งศูนย์พัฒนาพืชผลแห่งมหาวิทยาลัยซัสแคตเชวันกล่าว “ตอนนี้มาถึงงานที่แท้จริงของการถอดรหัสรหัสเพื่อทำความเข้าใจว่าข้าวสาลีทำงานอย่างไร”
Pozniak ร่วมเป็นผู้นำโครงการ Canadian Triticum Applied Genomics (CTAG2) กับ Andrew Sharpe จาก Global Institute of Food Security ในช่วงต้นปี 2016 Pozniak และทีมของเขาทำงานเพื่อให้แน่ใจว่าจีโนมทั้งหมดของพันธุ์ข้าวสาลีฤดูใบไม้ผลิของจีนได้รับการแมปอย่างสมบูรณ์และแม่นยำ ความหลากหลายได้รับการคัดเลือกเนื่องจากมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาจีโนม
เกือบ 100 เปอร์เซ็นต์ของจีโนมได้รับการแมปแล้ว และสามารถดาวน์โหลดได้ผ่านที่เก็บลำดับข้าวสาลีของ International Wheat Genome Sequencing Consortium (IWGSC) ที่ URGI-INRA-Versailles ประเทศฝรั่งเศส
พื้นที่เพาะปลูกข้าวสาลีในอเมริกาเหนือลดลงเนื่องจากต้องการข้าวโพด ซึ่งมีการทำแผนที่จีโนมไว้ในปี 2552 ตั้งแต่นั้นมา ก็ได้รับการฟื้นฟูด้วยการเปิดตัวพันธุ์ใหม่มากมายซึ่งรวมถึงความทนทานต่อความเครียดที่ดีขึ้น ความต้านทานโรค และผลผลิตที่สูงขึ้น
แผนผังจีโนมข้าวสาลีใหม่นี้เป็นเครื่องมือสำหรับข้าวสาลีที่เคยทำกับข้าวโพดและพืชผลอื่นๆ แล้ว Kellye Eversole กรรมการบริหารของ IWGSC กล่าว
“เราจำเป็นต้องเปิดใช้งานการพัฒนาเครื่องมือการเพาะพันธุ์รุ่นต่อไปจริงๆ และในการทำเช่นนั้น คุณต้องมีลำดับขั้นจริงๆ นี่มันเกินกำหนดไปนานแล้ว”
การทำงานร่วมกัน
IWGSC ประกอบด้วยนักวิจัยจากทั่วโลก และ Pozniak มีส่วนเกี่ยวข้องตั้งแต่ก่อตั้งในปี 2548
Pozniak กล่าวว่า “ในขณะนั้นมีการใช้วิธีการแบบโครโมโซมต่อโครโมโซมและมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องร่วมมือกันในฐานะประชาคมระหว่างประเทศเพื่อสร้างแผนที่จีโนม” “วิสัยทัศน์ของ IWGSC ในการมุ่งเน้นไปที่แนวทางที่ใช้โครโมโซม หมายความว่าจีโนมสามารถแก้ไขได้เป็น 21 ชิ้น”
สำหรับ Eversole ทัศนคติการทำงานร่วมกันนั้นเป็นกุญแจสู่ความสำเร็จของโครงการ “แค่ได้มีส่วนร่วมในสิ่งที่จะช่วยผู้ปลูกข้าวสาลีก็คุ้มค่ามาก ชุมชนวิทยาศาสตร์มารวมตัวกันจริงๆ ซึ่งเหลือเชื่อมาก” เธอกล่าว
ในสหรัฐอเมริกา เจสซี โปแลนด์ นักพันธุศาสตร์ด้านการวิจัยกับ Department of Agriculture’s Agricultural Research Service ที่ Kansas State University ช่วยเป็นผู้นำโครงการนี้
คิดเป็นสัดส่วนมากกว่าร้อยละ 20 ของแคลอรีที่บริโภคทั้งหมด ประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นต้องการแหล่งข้าวสาลีที่ยั่งยืนและปลอดภัย สิ่งนี้กดดันประเทศผู้ส่งออกข้าวสาลีรายใหญ่ให้อยู่ในระดับแนวหน้าของการพัฒนาพันธุ์พืช
นักวิจัยข้าวสาลีทั่วโลกจะมีทรัพยากร
ที่จะช่วยให้ระบุยีนที่รับผิดชอบในการปรับตัว ต้านทานศัตรูพืช ตอบสนองต่อความเครียดได้ดีขึ้น และให้ผลผลิตดีขึ้น แต่จากข้อมูลของ Pozniak การจัดลำดับจีโนมของ Chinese Spring เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของกระบวนการค้นพบที่น่าตื่นเต้น
“ลำดับจีโนมเป็นเหมือนพิมพ์เขียวของยีนทั้งหมดที่ประกอบขึ้นจากความหลากหลายนี้ แต่คำถามคือ ยีนแต่ละตัวทำหน้าที่อะไร และมีความสำคัญอย่างไรต่อการต้านทานโรคและคุณภาพการใช้งานขั้นสุดท้าย” เขาพูดว่า. “นั่นจะต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการถอดรหัสชีววิทยาเกี่ยวกับวิธีการจัดระเบียบจีโนม วิธีการแสดงออกของยีนเหล่านั้น และความสัมพันธ์ของยีนเหล่านี้กับการปฏิบัติงานในพื้นที่ของเกษตรกร”
โปแลนด์เสริมว่าการพัฒนานี้เป็นการเปิดศักราชใหม่ของการผสมพันธุ์ข้าวสาลี ซึ่งแปลตรงตัวได้ว่าเป็นการเพาะพันธุ์ข้าวสาลีที่ดีขึ้นและเร็วขึ้น
Curtis Pozniak รองศาสตราจารย์ในศูนย์พัฒนาพืชผล (CDC) และแผนกพืชศาสตร์ ในพื้นที่ทดสอบแห่งหนึ่งใกล้ซัสคาทูน
Curtis Pozniak รองศาสตราจารย์ในศูนย์พัฒนาพืชผล (CDC) และแผนกพืชศาสตร์ ในพื้นที่ทดสอบแห่งหนึ่งใกล้ซัสคาทูน
ประโยชน์ต่ออุตสาหกรรม
แน่นอน ไม่ใช่แค่เกษตรกรเท่านั้นที่จะได้รับประโยชน์ แต่ยังรวมถึงผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ที่จัดหาเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับเกษตรกรเหล่านั้นในการปลูกพืชผลที่ดีขึ้นและเลี้ยงโลกที่กำลังเติบโต John Jacobs นักวิทยาศาสตร์ด้านจีโนมจากเบลเยียมในแผนก Crop Science Division ของไบเออร์กล่าวว่าสำหรับไบเออร์ในฐานะบริษัทในอุตสาหกรรมเมล็ดพันธุ์และลักษณะเฉพาะ การทำแผนที่ของจีโนมข้าวสาลีนั้นมีค่าอย่างยิ่ง
Jacobs นั่งอยู่ในคณะกรรมการ IWGSC ในฐานะตัวแทนของไบเออร์
“เราต้องการเพิ่มศักยภาพของเมล็ดพันธุ์ เพิ่มความต้านทานโรคและทนต่อความเครียด และเพื่อนั้นเราจำเป็นต้องเข้าใจพื้นฐานทางพันธุกรรมของลักษณะเหล่านี้ เราจำเป็นต้องรู้ว่ายีนพื้นฐานเหล่านั้นคืออะไรและทำอะไร” เขากล่าว
โปแลนด์กล่าวว่าการมีจีโนมอ้างอิงที่มั่นคงของข้าวสาลีฤดูใบไม้ผลิของจีนจะช่วยเร่งการผสมพันธุ์ระดับโมเลกุลและจีโนม
ตัวอย่างเช่น ไบเออร์ทำงานกับข้าวสาลีหลายพันสาย และแต่ละสายก็มีลำดับของตัวเอง จาก [จีโนมอ้างอิง] นี้ จาคอบส์กล่าวว่าพวกเขาสามารถไปยังลำดับจีโนมได้มากมาย และดูความแตกต่าง ค้นหาความหมายของมัน และเข้าใจหน้าที่ของทุกสิ่งที่อยู่ในลำดับนั้น
เขากล่าวว่าไบเออร์อยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาโครงการข้าวสาลีลูกผสมเชิงพาณิชย์ ได้เปิดตัวข้าวสาลีพันธุ์แรกในปีนี้ในยูเครน
“ในช่วง 6 ปีที่ผ่านมาเท่านั้นที่เราได้เห็นโอกาสสำคัญสำหรับข้าวสาลี” เขากล่าว และเสริมว่าการมุ่งเน้นที่ข้าวสาลีครั้งใหม่นี้ ส่วนหนึ่งมาจากนวัตกรรมที่คาดหวังในการปรับปรุงข้าวสาลี ซึ่งตอนนี้สามารถรับรู้ได้แม้กระทั่ง เร็วขึ้นด้วยปลดล็อกจีโนมข้าวสาลี แม้ว่า IWGSC จะรวมสมาชิกจากทั่วโลก แต่เขาให้เครดิต Pozniak และนักวิจัยชาวแคนาดาในการช่วยเหลือในช่วงสุดท้าย
“ผมคิดว่าเคอร์ติส ทีมของเขาและแคนาดาโดยทั่วไปมีความสำคัญเป็นพิเศษในท้ายที่สุด เนื่องจากพวกเขาได้รับเงินทุนในช่วงเวลาที่มีเทคโนโลยีล้ำสมัยที่ต้องการมัน”
เงินทุนสำหรับโครงการจัดลำดับจีโนมข้าวสาลี
จัดทำโดย Genome Canada, Genome Prairie, กระทรวงเกษตร Saskatchewan, คณะกรรมการพัฒนาข้าวสาลี Saskatchewan และ Alberta และ Western Grains Research Foundation ผ่านโครงการ Canadian Triticum Applied Genomics (CTAG2) มหาวิทยาลัยรัฐแคนซัสผ่าน โครงการวิจัยจีโนมพืชของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และ Illumina, Inc.
เปิดประตู
สำหรับพอซเนียก ประตูสู่โลกใหม่ของข้าวสาลีถูกเปิดออกแล้ว แต่นักวิทยาศาสตร์อย่างเขายังไม่เข้าใจจริงๆ ว่ามีอะไรอยู่อีกด้าน
Pozniak กล่าวว่า “เรารู้สึกตื่นเต้นที่ได้เริ่มเปรียบเทียบว่าพันธุ์ข้าวสาลีมีความแตกต่างกันอย่างไร และทำความเข้าใจคำถามทางชีววิทยาบางอย่างเกี่ยวกับสิ่งที่ทำให้ข้าวสาลีของแคนาดามีเอกลักษณ์เฉพาะและสิ่งที่ทำให้พันธุ์แตกต่างจากกันในระดับจีโนม” Pozniak กล่าว
จีโนมข้าวสาลีมีขนาดใหญ่กว่าจีโนมมนุษย์ถึงห้าเท่าและซับซ้อนมาก โดยมีโครโมโซมสามชุดเจ็ดชุด
Pozniak กล่าวว่า “เราสามารถใช้ข้อมูลดังกล่าวเพื่อพัฒนาเครื่องมือระดับโมเลกุลที่มีประโยชน์มากมายที่พ่อพันธุ์แม่พันธุ์ข้าวสาลีใช้สำหรับการพัฒนาพันธุ์พืช “ในที่สุด เราสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการผสมพันธุ์ได้ ไม่ได้หมายความว่าเราจะเร่งการเพาะพันธุ์พืชให้เร็วขึ้น แต่ผู้เพาะพันธุ์จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น และเมื่อใดก็ตามที่คุณทำได้ ก็จะส่งผลให้ผู้ผลิตของเรามีพันธุ์ที่ดีขึ้น” สล็อตแตกง่าย
