_ Instrumentul analitic dezvăluie rapid diversitatea genetică pentru ameliorarea culturilor de generație următoare

Într-un progres major pentru știința agricolă, cercetătorii au dezvoltat un nou instrument de calcul conceput pentru a expune rapid și eficient diversitatea genetică în bazele de date ADN ale diferitelor specii de plante.

Platforma open-source este gata să accelereze descoperirea variațiilor genetice care sunt cheie pentru dezvoltarea culturilor cu rezistență, randament și valoare nutrițională îmbunătățite.

Valoarea algoritmilor avansați și a capacităților de calcul de înaltă performanță ( HPC), echipa KAUST, condusă de genomistul de plante Rod Wing, a demonstrat capacitatea instrumentului de a detecta mici diferențe de ADN – așa-numitele variante de nucleotidă unică (SNP) – în diferite tulpini de orez, porumb, soia și sorg.

În cazul investigației orezului, de exemplu, echipa a folosit instrumentul pe un set de date genetice complexe de secvențe ADN din mii de accesări distincte - un „pan-genom” cuprinzător pe care cercetătorii l-au ajutat anterior să îl asambla pentru Orez asiatic (Oryza sativa).

Folosind acest set de date împreună cu noua metodă analitică a grupului, cercetătorii KAUST au descoperit peste 2 milioane de variante genetice trecute anterior cu vederea de interogările convenționale ale unui singur genom de orez de referință.

Acest lucru marchează un pas inițial către deblocarea unor noi căi în îmbunătățirea culturilor și în agricultura durabilă, notează geneticianul de plante și coautorul studiului Yong Zhou. „Aceste SNP-uri ascunse ar putea fi acum utilizate imediat pentru programe de reproducere și, de asemenea, pentru a identifica noi gene funcționale pentru trăsăturile agricole”, spune el.

Descoperirea SNP-urilor în acest mod poate ajuta, de asemenea, la dezvăluirea conexiunilor genetice și evolutive. între diferite filiații de orez. Recent, Wing și Zhou au condus crearea unui genom de referință de înaltă calitate pentru orezul roșu Hassawi, o cultură originară din Arabia Saudită, cunoscută pentru rezistența sa la secetă locală și la condițiile de salinitate ridicată.

Folosind instrumentul, cercetătorii au reușit să stabilească o legătură genetică între orezul Hassawi și un subgrup de orez care include soiuri originare din Australia, India și părți ale Asiei de Sud-Est.

Cheia performanței instrumentului - denumit înaltul -performance computing genom variant calling workflow, sau HPC-GVCW — este capacitatea de a împărți bucăți mari ale genomului în biți discreti și apoi de a se baza pe tehnologii de procesare paralelă pentru a rezolva probleme complexe de calcul pe date de genomică multidimensională la scară largă.

„Acest lucru reduce masiv timpul de execuție”, spune coautorul studiului, Nagarajan Kathiresan, un om de știință computațional, „făcându-l capabil să proceseze 3.000 de genomi în 24 de ore.”

Cu mai mulți genomi în curs de secvențiere. decât oricând înainte, adaugă Zhou, noul instrument ar trebui să se dovedească neprețuit pentru eficientizarea analizei lor pentru a împuternici creșterea culturilor de generație următoare.

Lucrarea este publicată în revista BMC Biology.

(Fluierul)