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A combinação vencedora de genes leva tudo

Traduzido de Science Daily
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Os pesquisadores traçaram as últimas etapas restantes no caminho biológico que dá resistência à aveia à doença mortal das plantações.

A descoberta cria oportunidades para novas maneiras de defender o trigo e outros grãos contra doenças das raízes transmitidas pelo solo.

A equipe de pesquisa já deu o primeiro passo nesse sentido ao reconstituir com sucesso o sistema de autodefesa da fábrica modelo Nicotiana benthamiana.

Em colaboração com o Instituto Nacional de Botânica (NIAB) em Cambridge, novos experimentos já começaram a estabelecer a via biossintética da aveia no genoma mais complexo do trigo, para testar se ele fornecerá a mesma resistência a doenças inteiras e outras doenças.

A pesquisa CEPAMS, uma colaboração entre o John Innes Center e a Academia Chinesa de Ciências, também oferece novos insights sobre os mecanismos que moldam a arquitetura do genoma e a evolução adaptativa das plantas.

As avenazinas são compostos antimicrobianos sintetizados nas raízes da aveia, onde oferecem proteção contra doenças transmitidas pelo solo, como a ingestão. Este fungo patogênico causa enormes perdas de rendimento no trigo e não há meios eficazes de controle.

O trigo e outros grãos e gramíneas não produzem esses compostos, mas um melhor entendimento de como eles são produzidos na aveia fornecerá aos cientistas agrícolas o conhecimento de que precisam para criar linhagens de trigo resistentes a doenças usando tecnologias modernas.

Experimentos anteriores caracterizaram e clonaram dez genes da via biossintética da avenacina encontrada no genoma da aveia.

Aqui, usando uma abordagem baseada na genômica, com sequenciamento do grupo do professor Bin Han na Academia Chinesa de Ciências, a equipe elucidou todo o caminho, codificado por 12 genes.

Eles descobriram que os genes são agrupados lado a lado no genoma como contas em um fio e organizados ao longo do cromossomo mais ou menos na mesma ordem da via biossintética, como uma receita escrita na ordem dos ingredientes.

O cluster do gene da avenacina é encontrado muito próximo ao final de um braço do cromossomo 1 na aveia. É organizado de tal forma que os genes da via inicial estão mais próximos do final do cromossomo (o telômero) e os genes da via tardia estão mais para dentro.

A equipe especula que isso pode ser porque as mutações genéticas na via tardia da avenacina podem resultar no acúmulo de compostos que afetam negativamente o crescimento da planta, enquanto as mutações nos genes da via inicial não.

A orientação desses genes da via tardia para longe da região dos telômeros significa que a planta tem menos probabilidade de ser afetada por toxinas.

A comparação com os genomas sequenciados de outros cereais e gramíneas revelou que o grupo da avenacina se formou a partir da divergência da aveia dessas outras espécies de plantas, o que os pesquisadores presumem ser devido a um conjunto particular de pressões seletivas.

A professora Anne Osbourn, co-autora da pesquisa juntamente com o professor Bin Han, disse: “Nossa pesquisa mostra que os genomas das plantas são capazes de misturar e desenvolver seus genes para permitir que se adaptem a estresses específicos, neste caso fungos. Transmitidos pelos chão “. doenças como tudo. Durante este processo, combinações vencedoras de genes que fornecem uma vantagem seletiva podem ser recrutadas e realocadas em torno do genoma e montadas em um grupo como contas em um fio. Este agrupamento permitirá que o conjunto de genes vencedores seja passado de geração em geração e mitigue a herança incompleta dos genes da via com efeitos deletérios associados. “

O estudo oferece o exemplo mais recente de agrupamentos de genes biossintéticos de plantas para diferentes tipos de compostos, incluindo drogas.

A pesquisa sobre a difusão desse tipo de organização genômica no reino vegetal depende da geração de novas sequências genômicas para uma variedade mais ampla de plantas.

Fonte da história:

Materiais fornecido por John Innes Center. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.

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