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Jul 09, 2023

Eine neue genomische Ressource zur Untersuchung der Vielfalt des Salatkeimplasmas

Die Alliance of Bioversity International und das International Centre for Tropical Agriculture (CIAT) liefern forschungsbasierte Lösungen, die die landwirtschaftliche Biodiversität nutzen und nachhaltig verändern

Die Alliance of Bioversity International und das International Center for Tropical Agriculture (CIAT) liefern forschungsbasierte Lösungen, die die landwirtschaftliche Biodiversität nutzen und Lebensmittelsysteme nachhaltig verändern, um das Leben der Menschen zu verbessern. Allianz...

Zum ersten Mal wurde die Single Primer Enrichment Technology (SPET) – eine neuartige Hochdurchsatz-Genotypisierungsmethode – eingesetztWird in Salat verwendet, um die genetische Vielfalt zu untersucheneiner Sammlung von 160 Lactuca-Akzessionen aus 10 Ländern in Europa, Amerika und Asien und zur Identifizierung genomischer Regionen, die wichtige agronomische Merkmale untermauern.

In den letzten Jahren haben Technologien zur Untersuchung der genomischen Vielfalt von Nutzpflanzen außerordentliche Fortschritte gemacht und neuartige Methoden wie die Single Primer Enrichment Technology (SPET) bieten vielversprechende und kostengünstige Möglichkeiten. SPET wurde bisher in mehreren Kulturpflanzen eingesetzt, beispielsweise in Mais, Pappel, Ölpalme, Tomate, Aubergine und Pfirsich, und zeigte seine Leistungsfähigkeit bei der Genotypisierung von Keimplasmasammlungen und der Kreuzung von Populationen.

SPET wurde zum ersten Mal von einem Konsortium europäischer Forscher im Rahmen des Europäischen Bewertungsnetzwerks (EVA) des Europäischen Kooperationsprogramms für pflanzengenetische Ressourcen (ECPGR) in Salat (Lactuca sativa L.) eingesetzt, mit dem Ziel, dies zu untersuchen seine genetische Vielfalt und identifizieren Genomregionen, die wichtige agronomische Merkmale untermauern.

Salat ist eine kommerziell wichtige Kulturpflanze, die von den Verbrauchern wegen ihres Ballaststoffgehalts und ihres geringen Kaloriengehalts sehr geschätzt wird. Es ist außerdem eine gute Quelle für Vitamin C, Eisen, Folsäure und verschiedene gesundheitsfördernde Nährstoffe.

„Angesichts des Mangels an kostengünstigen Optionen für die Genotypisierung von Salat beschloss das EVA-Netzwerk, gemeinsam mit IGATech ein SPET-Panel für diese Kulturpflanze zu entwickeln und es auf eine Sammlung von 155 Akzessionen von Lactuca sativa und fünf der eng verwandten Wildarten anzuwenden Art Lactuca serriola“, sagte Pasquale Tripodi, Hauptautor der Studie und leitender Forscher bei CREA, Italien.

Die EVA-Initiative wurde 2019 von ECPGR ins Leben gerufen, um das Wissen über die genetische Vielfalt von Nutzpflanzen zu verbessern und sie für die Züchtung widerstandsfähigerer Nutzpflanzen zu nutzen, die den großen Problemen der Landwirtschaft begegnen können.

„Das EVA Lettuce-Netzwerk ist eine von derzeit fünf kulturspezifischen öffentlich-privaten Partnerschaften, die Züchtungsunternehmen, Genbanken und Forschungsinstitute zusammenbringen, um gemeinsam phänotypische und genotypische Bewertungsdaten für zahlreiche Akzessionen und Landrassen zu generieren, die in europäischen Genbanken verfügbar sind“, erklärte Sandra Goritschnig , Koordinator der EVA-Initiative und Co-Autor der Studie.

Die Pflanzenmaterialien in der Studie wurden im Rahmen des EVA Lettuce Network ausgewählt und stammen aus den Keimplasmasammlungen von vier europäischen Genbanken: dem Institut für pflanzengenetische Ressourcen „K.Malkov“ (Bulgarien) und dem Zentrum für genetische Ressourcen in den Niederlanden , die Unite de Genetique et Amelioration des Fruits et Legumes, Pflanzenbiologie und Züchtung, INRAe (Frankreich) und das Nordic Genetic Resource Centre (NordGen) (Schweden). Die untersuchten Genotypen umfassten Sorten, Zuchtmaterialien und Landrassen aus zehn verschiedenen Ländern in Europa, Amerika und Asien, einschließlich verschiedener Gartenbauarten wie Butterhead, Iceberg, Romaine, Batavia und Crisp, und wurden in Feldversuchen an mehreren Standorten in drei Ländern phänotypisiert Länder.

Im Vergleich zu anderen Genotypisierungsmethoden kombiniert SPET die Vorteile von Arrays und Hochdurchsatzsequenzierung und verfügt über eine hohe Fähigkeit, neue Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) zu erkennen, bei denen es sich um Variationen in der genetischen Sequenz handelt, die die Diversität zwischen Individuen einer Art bestimmen .

„Wenn wir über eine große Anzahl von SNPs verfügen, können wir die genetische Vielfalt einer Sammlung besser verstehen und die Funktion einiger Genomregionen untersuchen. In unserem Fall haben wir einen SPET-Assay für 40.000 SNPs entworfen und es geschafft, bis zu 96 Prozent der genreichen Regionen abzudecken, verglichen mit früheren Studien an Salat mit verschiedenen Genotypisierungstechniken, die nur bis zu 27,6 Prozent abdeckten. Das zeigt, wie effektiv SPET ist“, sagte Tripodi. Darüber hinaus garantiert die Verwendung eines festen Sondenpanels im Gegensatz zu anderen Sequenzierungsmethoden die Reproduzierbarkeit des Assays in verschiedenen Labors. Es fördert auch den Aufbau größerer wissenschaftlicher Gemeinschaften, die interoperable Marker nutzen können.

Die Analyse ergab über 80.000 hochwertige SNPs, die es den Forschern ermöglichten, die Akzessionen nach Typ und geografischer Herkunft zu gruppieren und Genassoziationen für Samenfarbe, Blattfarbe, Blattanthocyangehalt und Schosszeitpunkt zu identifizieren.

„Wir freuen uns sehr über diese neue Anwendung von SPET bei Salat, die frühere Erkenntnisse bestätigte, unser Wissen über die genomische Position einiger agronomischer Merkmale verfeinerte und die Leistungsfähigkeit von SPET zur Untersuchung der genetischen Vielfalt von Keimplasmasammlungen demonstrierte und so eine bessere Untersuchung ermöglichte.“ Charakterisierung von Salatsammlungen. „Das SPET-Panel wird sowohl für Züchter als auch für Salatforscher ein kostengünstiges Instrument sein“, schloss Goritschnig.

- Diese Pressemitteilung wurde von der Alliance of Bioversity International und dem International Center for Tropical Agriculture bereitgestellt