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Genomas de 15 variedades de trigo de todo o mundo sequenciados

Traduzido de Science Daily

Em uma descoberta marcante para a produção global de trigo, uma equipe internacional liderada pela Universidade de Saskatchewan sequenciou os genomas de 15 variedades de trigo que representam programas de melhoramento em todo o mundo, permitindo que cientistas e criadores identifiquem muito mais. influenciando rapidamente os genes para melhorar o rendimento, a resistência a pragas e outras características importantes da cultura.

Os resultados da pesquisa, publicados recentemente em Natureza, fornecem o atlas mais abrangente de sequências do genoma do trigo já relatado. A colaboração do Projeto Genoma 10+ envolveu mais de 95 cientistas de universidades e institutos no Canadá, Suíça, Alemanha, Japão, Reino Unido, Arábia Saudita, México, Israel, Austrália e Estados Unidos.

“É como encontrar as peças que faltam em seu quebra-cabeça favorito no qual você vem trabalhando há décadas”, disse o líder do projeto Curtis Pozniak, criador de trigo e diretor do USask Crop Development Center (CDC). “Com muitos conjuntos completos de genes disponíveis, podemos agora ajudar a resolver o enorme quebra-cabeça que é o enorme pangenome do trigo e inaugurar uma nova era para a descoberta e o aprimoramento do trigo.”

Espera-se que grupos científicos da comunidade global do trigo usem o novo recurso para identificar genes ligados a características em demanda, acelerando a eficiência do melhoramento.

“Este recurso nos permite controlar mais precisamente a reprodução para aumentar a taxa de melhoria do trigo para o benefício dos agricultores e consumidores e para atender às futuras demandas de alimentos”, disse Pozniak.

O trigo, um dos cereais mais cultivados no mundo, desempenha um papel importante na segurança alimentar global, fornecendo cerca de 20% da ingestão calórica humana mundial. Estima-se que a produção de trigo aumente em mais de 50% até 2050 para atender à crescente demanda global.

Em 2018, como parte de outro consórcio internacional, os pesquisadores da USask desempenharam um papel fundamental na decodificação do genoma da variedade de trigo do pão chinês da primavera, a primeira referência abrangente ao genoma do trigo e um marco técnico significativo. Os resultados foram publicados no jornal Ciências.

“Agora aumentamos o número de sequências no genoma do trigo mais de 10 vezes, o que nos permite identificar diferenças genéticas entre as linhagens de trigo que são importantes para a reprodução”, disse Pozniak. “Agora podemos comparar e contrastar todo o conjunto de diferenças genéticas que tornam cada variedade única.”

Nils Stein, do Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Pesquisa de Plantas (IPK) e co-líder do projeto da Alemanha, disse: “Dado o impacto significativo do genoma de referência da primavera chinesa em pesquisa e aplicação, é uma grande conquista que apenas dois anos Forneceremos recursos de sequenciamento adicionais mais tarde, que são relevantes para programas de melhoramento de trigo em muitas partes diferentes do mundo. “

O estudo do Genoma 10+ representa o início de um esforço maior para gerar milhares de sequências do genoma do trigo, incluindo material genético trazido de parentes selvagens do trigo.

A equipe de pesquisa foi capaz de rastrear as assinaturas exclusivas de DNA de material genético incorporado em cultivares modernos de vários parentes não domesticados de trigo por criadores ao longo do século.

“Esses parentes do trigo têm sido usados ​​pelos criadores para melhorar a resistência do trigo a doenças e ao estresse”, disse Pozniak. “Um desses parentes contribuiu com um segmento de DNA para o trigo moderno que contém genes resistentes a doenças e fornece proteção contra várias doenças fúngicas. Nossos colaboradores da Kansas State University e do CIMMYT (México) demonstraram que esse segmento pode melhorar os rendimentos. até 10 por cento. Como a reprodução é um processo de melhoria contínua, podemos continuar a cruzar as plantas para selecionar esta característica valiosa. “

A equipe de Pozniak, em colaboração com cientistas da Agriculture and Agri-Food Canada e do National Research Council of Canada, também usou as sequências do genoma para isolar um gene resistente a insetos (chamado Sm1) que permite às plantas de trigo resistir ao mosquito do trigo em flor de laranjeira, uma praga que pode causar mais de US $ 60 milhões em perdas anuais para os produtores canadenses ocidentais.

“Compreender um gene causal como este é uma virada de jogo para a reprodução, porque você pode selecionar a resistência a pragas de forma mais eficiente usando um simples teste de DNA do que por testes manuais de campo”, disse Pozniak.

A equipe USask também incluiu o primeiro autor do artigo, Sean Walkowiak (anteriormente com a equipe Pozniak e agora com a Canadian Grain Commission), o cientista da computação Carl Gutwin, que desenvolveu um banco de dados e um software de visualização fácil de usar. use para comparar sequências de genoma, e Andrew Sharpe, diretor de genômica e bioinformática do Instituto Global de Segurança Alimentar USASk, que realizou trabalho de sequenciamento por meio do Laboratório de Agricultura Omic e de Precisão (OPAL), um laboratório da vanguarda que presta serviços de genômica, fenômica e bioinformática.

O Projeto Genoma 10+ foi sancionado como prioridade máxima pela Wheat Initiative, um órgão coordenador de pesquisadores internacionais de trigo.

“Este projeto é um excelente exemplo de coordenação entre grandes grupos de pesquisa ao redor do mundo. Essencialmente, todos os grupos que trabalham na descoberta de genes do trigo, análise de genes e implantação de tecnologias de melhoramento molecular usarão o recurso. “disse Peter, coordenador científico da Wheat Initiative. Langridge.

O financiamento canadense veio do projeto de pesquisa Triticum Applied Genomics (CTAG2) financiado pela Genome Canada, Genome Prairie, Western Grains Research Foundation, Governo de Saskatchewan, Saskatchewan Wheat Development Commission, Alberta Wheat Commission, Viterra, Manitoba Wheat and Celey Growers Association, e o Primeiro Fundo de Excelência em Pesquisa do Canadá por meio da iniciativa USask Plant Imaging and Phenotyping Center (P2IRC).

“Este projeto é um excelente exemplo de como a genômica pode apoiar uma maior resiliência na produção de alimentos e fortalecer a liderança de exportação do Canadá”, disse o presidente e CEO da Genome Canada, Rob Annan.

“Implementar a genômica para adaptar a produção agrícola às mudanças climáticas, lidar com a insegurança alimentar e nutricional e melhorar a saúde das colheitas é bom para os agricultores e consumidores, e nossa economia verá benefícios tangíveis com essa pesquisa. A Genome Canadá está imensamente orgulhosa. do trabalho excepcional de pesquisadores canadenses e seus colaboradores internacionais, ressaltando o potencial da genômica para impactar positivamente as vidas dos canadenses e de outras pessoas ao redor do mundo. “



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