Estudo apresenta 26 diferentes linhagens genéticas de milho

Os genomas recém-montados de 26 diferentes linhagens genéticas de milho ilustram a rica diversidade genética da cultura e podem abrir o caminho para um melhor entendimento de quais mecanismos genéticos são responsáveis ??pelas características da cultura apreciadas pelos agricultores.

O mapeamento dos 26 genomas é detalhado em um artigo publicado na revista Science , e Matthew Hufford, primeiro autor do estudo e professor associado de ecologia, evolução e biologia orgânica da Universidade Estadual de Iowa, disse que os genomas ajudarão os cientistas a juntar as peças o quebra-cabeça da genética do milho. Usando esses novos genomas como referências, os cientistas de plantas podem selecionar melhor os genes que podem levar a melhores rendimentos agrícolas ou tolerância ao estresse.

"Isso permite que você obtenha uma compreensão muito mais precisa do que está causando a variação dos traços", disse Hufford. "Se um criador realmente deseja selecionar a variação certa para produzir uma característica na qual está interessado, e ele só tem uma visão nebulosa das causas genéticas da variação nessa característica, eles estão trabalhando com as mãos amarradas nas costas . Portanto, estamos fornecendo a eles muito mais informações para prosseguir. "

O primeiro genoma do milho a ser mapeado foi a linha genética conhecida como B73, uma linha desenvolvida no estado de Iowa. Patrick Schnable, diretor do ISU Plant Sciences Institute; e Doreen Ware, professora adjunta do Cold Spring Harbor Laboratory e cientista pesquisador do USDA, liderou o esforço para montar o genoma, que foi concluído em 2009. Desde então, o B73 tem servido como o genoma de referência primário para o milho, com um punhado de genoma adicional assembleias tornando-se disponíveis apenas nos últimos anos. Isso significa que os cientistas têm uma compreensão limitada das sequências genéticas em outros genomas de milho que não estão presentes no B73.

"Embora o primeiro genoma tenha um valor inestimável, fornecendo uma lista de peças inicial e um diagrama de fiação parcial, sabíamos que não estava completo", disse Ware. "Foi fundamental desenvolver outras referências de genoma para entender a arquitetura genética subjacente a importantes características agrícolas."

Mas os 26 genomas mapeados no novo estudo abrangem uma ampla gama de diversidade genética, de pipoca a milho doce e milho de campo de várias condições geográficas e ambientais. Isso fornece muito mais dados de referência para cientistas que estudam a genética do milho em busca de alvos que possam levar a um melhor desempenho da cultura.

A diversidade genética representa um desafio

Hufford disse que a grande diversidade genética presente no milho cria grandes obstáculos para a montagem dos novos genomas. Ele disse que 85% do genoma do milho é composto de elementos transponíveis, ou padrões que se repetem em todo o genoma. Hufford comparou esses elementos transponíveis a um quebra-cabeça em que a grande maioria das peças tem uma única cor. Toda essa repetição torna difícil descobrir como as partes se encaixam.

“Se você não consegue encontrar uma cor ou forma única que diga onde colocar a peça do quebra-cabeça, você está em um mundo de dor”, disse Hufford. "Mas se você conseguir peças um pouco maiores do quebra-cabeça com recursos exclusivos, isso simplifica o processo."

Os avanços tecnológicos forneceram apenas as ferramentas de que os pesquisadores precisavam para superar esses obstáculos, disse Hufford. A nova tecnologia de sequenciamento permite leituras de sequências mais longas, o que significa que as peças do quebra-cabeça são maiores e têm maior probabilidade de conter pistas que permitem aos cientistas organizá-las adequadamente.

A nova tecnologia pode até permitir a montagem de um pangenoma, ou uma referência genômica que englobe toda a diversidade presente no milho , disse Hufford. Ele chamou esse esforço de "a próxima fronteira" dessa linha de pesquisa.

A pesquisa foi financiada pelo National Science Foundation Plant Genome Research Program. O artigo inclui um total de 46 autores dos laboratórios de Hufford e Jianming Yu no estado de Iowa e várias outras instituições, incluindo MaizeGDB, um banco de dados genômico financiado pelo USDA também no estado de Iowa; o grupo do investigador principal Kelly Dawe na Universidade da Geórgia; grupo co-PI Doreen Ware no USDA; Cold Spring Harbor Laboratory em Nova York e o grupo co-PI Candice Hirsch na Universidade de Minnesota.