محققان MSU اولین ژنوم گیلاس ترش مونت مورنسی را ایجاد کردند

از آنجایی که میشیگان تولید کننده پیشرو گیلاس ترش در کشور است، محققان دانشگاه ایالتی میشیگان به دنبال ژن های مرتبط با درختان گیلاس ترش بودند که در اواخر فصل شکوفا می شوند تا نیازهای آب و هوای متغیر را برآورده کنند. آنها با مقایسه توالی های DNA از درختان گیلاس ترش دیرشکوفه با ژنوم توالی یک گونه مرتبط، هلو، شروع کردند. با این حال، در تعجب محقق، تفاوت های ژنتیکی بین گونه ها بیشتر از شباهت ها بود. این باعث شد که تیم اولین ژنوم مشروح گیلاس مونت مورنسی را ایجاد کند و بخش‌های DNA را که برای هر ژن کد می‌کند شناسایی کند.

من ساده لوحانه فکر کردم که این یک تلاش آسان خواهد بود. ما به سادگی چند درخت گیلاس زود شکوفه و دیر شکوفه را توالی می کنیم و توالی ها را با ژنوم هلو تراز می کنیم و در عرض چند هفته پاسخ می گیریم. من نمی توانستم بیشتر از این اشتباه کنم.”

کورتنی هولندر، استادیار دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی در MSU

ژنوم ها حاوی تمام ژن ها و دستورالعمل های ژنتیکی برای رشد یک ارگانیسم هستند. توالی‌بندی آن نقشه‌ای را برای محققان فراهم می‌کند که برای مثال، زمانی که می‌خواهند درخت گیلاسی را پرورش دهند که بعداً در فصل شکوفا می‌شود. برای کاندیدای دکترای هولندر، چاریتی گوکریتز، تمرین ناامیدی کنجکاوی او را برانگیخت.

گوکریتز می‌گوید: «من سعی می‌کردم توالی‌های DNA گیلاس ترش را با ژنوم هلو تراز کنم و آن‌ها خیلی خوب هم‌تراز نبودند. من از همه شکایت داشتم و در نهایت یکی از دوستانم به ما پیشنهاد داد که ژنوم آلبالو ترش را توالی کنیم. به لطف بودجه پروژه AgBioResearch GREEEN MSU، یا تولید تحقیق و توسعه برای برآوردن نیازهای اقتصادی و زیست محیطی، آنها توانستند این کار را انجام دهند.

هولندر و گوکریتز با امی ایزونی، استاد بازنشسته دانشگاه MSU و تنها پرورش دهنده گیلاس ترش در کشور همکاری کردند. کاتلین رودس، دانشجوی دکترای ایزونی؛ Bob VanBuren، استادیار گروه باغبانی و موسسه مقاومت گیاهی MSU. کوین چایلدز، مدیر MSU Genomics Core. و پاتریک ادگر، دانشیار در گروه باغبانی دانشگاه MSU. آنها با هم دریافتند که ژنوم گیلاس ترش مونت مورنسی پیچیده تر از آن چیزی است که در ابتدا تصور می کردند.

پیچیدگی ها از کروموزوم های گیاهی والدینی گیلاس ترش ناشی می شود. گیلاس ترش آلوتراپلوئید است به این معنی که به جای داشتن دو مجموعه کروموزوم مانند انسان، دارای چهار مجموعه از حداقل دو گونه مختلف است.

گوکریتز می گوید: “گیلاس ترش نه تنها دارای چهار نسخه از هر کروموزوم است، بلکه محصول تلاقی طبیعی بین دو گونه مختلف است.” گیلاس آسیاب شده، Prunus fruticosa، و گیلاس شیرین، Prunus avium، که ممکن است تقریبا دو میلیون سال پیش اتفاق افتاده باشد.

در حالی که گوکریتز از ژنوم برای مطالعه زمان شکوفه استفاده می کند، رودس، که توالی یابی RNA یا تجزیه و تحلیل بیان ژن را برای این پروژه انجام داد، در حال کار برای شناسایی ژن هایی است که با ویژگی های میوه خاص مانند رنگ و سفتی مرتبط هستند.

داشتن توالی ژنوم گیلاس ترش مونت مورنسی، فرصت‌های زیادی را برای تحقیقات آینده باز می‌کند که در نهایت با پرورش درختان بیشتری که می‌توانند در برابر آب و هوای بهاری متفاوت مقاومت کنند و گیلاس‌های بیشتری تولید کنند، به صنعت و مصرف‌کننده منتفع خواهد شد.

هولندر گفت: “قبل از این ژنوم، توالی هایی برای گیلاس ترش وجود داشت، اما تصویر کاملی نبود، و من فقط می خواستم ژنوم را برای اهداف تحقیقاتی و پرورشی داشته باشم.” اکنون ما یک تصویر کامل داریم و این تحقیق تأثیر عمده ای بر تمام تحقیقات و تلاش های پرورش گیلاس ترش در آینده در سراسر جهان خواهد داشت.

این تحقیق در مجله منتشر شد تحقیقات باغبانی.