Περισσότερα από 20 χρόνια μετά την πρώτη ανάλυση του ανθρώπινου γονιδιώματος, Γερμανοί επιστήμονες, αποκωδικοποίησαν για πρώτη φορά το εξαιρετικά πολύπλοκο γονιδίωμα της πατάτας. Αυτή η τεχνικά απαιτητική μελέτη θέτει τα βιοτεχνολογικά θεμέλια για την επιτάχυνση της αναπαραγωγής πιο εύρωστων ποικιλιών, που αποτελεί εδώ και πολλά χρόνια στόχο στην αναπαραγωγή φυτών και ένα σημαντικό βήμα για την παγκόσμια επισιτιστική ασφάλεια.
Όταν ψωνίζουν για πατάτες σε μια αγορά σήμερα, οι αγοραστές μπορεί κάλλιστα να πηγαίνουν σπίτι με μια ποικιλία που ήταν ήδη διαθέσιμη πριν από περισσότερα από 100 χρόνια. Οι παραδοσιακές ποικιλίες πατάτας είναι δημοφιλείς. Και όμως αυτό το παράδειγμα υπογραμμίζει επίσης την έλλειψη ποικιλομορφίας μεταξύ των κυρίαρχων ποικιλιών πατάτας. Ωστόσο, αυτό θα μπορούσε σύντομα να αλλάξει: οι ερευνητές της ομάδας του γενετιστή Korbinian Schneeberger κατάφεραν να δημιουργήσουν την πρώτη πλήρη συναρμολόγηση γονιδιώματος πατάτας. Αυτό ανοίγει το δρόμο για την αναπαραγωγή νέων, ισχυρών ποικιλιών.
“Η πατάτα είναι ενσωματωμένη στις δίαιτες παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένων ακόμη και ασιατικών χωρών όπως η Κίνα, όπου το ρύζι είναι η παραδοσιακή βασική τροφή. Βασιζόμενοι σε αυτό το έργο, μπορούμε τώρα να εφαρμόσουμε την υποβοηθούμενη από το γονιδίωμα αναπαραγωγή νέων ποικιλιών πατάτας που θα είναι πιο παραγωγικές και επίσης ανθεκτικές στην κλιματική αλλαγή. Αυτό θα μπορούσε να έχει τεράστιο αντίκτυπο στην παροχή επισιτιστικής ασφάλειας στις επόμενες δεκαετίες».
Ειδικά η χαμηλή ποικιλότητα καθιστά τα φυτά πατάτας ευπαθή στις ασθένειες. Αυτό μπορεί να έχει έντονες συνέπειες, πιο δραματικά κατά τη διάρκεια της ιρλανδικής πείνας της δεκαετίας του 1840, όπου για αρκετά χρόνια σχεδόν ολόκληρη η σοδειά πατάτας σάπισε στο έδαφος και εκατομμύρια άνθρωποι στην Ευρώπη υπέφεραν από την πείνα απλώς και μόνο επειδή η μοναδική ποικιλία που καλλιεργήθηκε δεν ήταν ανθεκτική.
Κατά τη διάρκεια της Πράσινης Επανάστασης των δεκαετιών του 1950 και του 1960, επιστήμονες και κτηνοτρόφοι φυτών κατάφεραν να επιτύχουν μεγάλες αυξήσεις στις αποδόσεις πολλών από τις κύριες καλλιέργειές όπως το ρύζι ή το σιτάρι. Ωστόσο, η πατάτα δεν γνώρισε συγκρίσιμη ώθηση και οι προσπάθειες για την αναπαραγωγή νέων ποικιλιών με υψηλότερες αποδόσεις παρέμειναν σε μεγάλο βαθμό ανεπιτυχείς μέχρι σήμερα.
Ο λόγος για αυτό είναι απλός αλλά είναι δύσκολο να αντιμετωπιστεί — αντί να κληρονομούν ένα αντίγραφο κάθε χρωμοσώματος τόσο από τον πατέρα όσο και από τη μητέρα (όπως στους ανθρώπους), οι πατάτες κληρονομούν δύο αντίγραφα κάθε χρωμοσώματος από κάθε γονέα, καθιστώντας τις ένα είδος με τέσσερα αντίγραφα από κάθε χρωμόσωμα (τετραπλοειδές). Τέσσερα αντίγραφα κάθε χρωμοσώματος σημαίνουν επίσης τέσσερα αντίγραφα κάθε γονιδίου, και αυτό καθιστά εξαιρετικά δύσκολη και χρονοβόρα τη δημιουργία νέων ποικιλιών που διαθέτουν έναν επιθυμητό συνδυασμό μεμονωμένων ιδιοτήτων. Επιπλέον, τα πολλαπλά αντίγραφα κάθε χρωμοσώματος καθιστούν επίσης την ανακατασκευή του γονιδιώματος της πατάτας μια πολύ μεγαλύτερη τεχνική πρόκληση από ό,τι στην περίπτωση του ανθρώπινου γονιδιώματος.
Οι ερευνητές έχουν ξεπεράσει αυτό το μακροχρόνιο εμπόδιο χρησιμοποιώντας ένα απλό κόλπο. Αντί να προσπαθήσει να διαφοροποιήσει τα τέσσερα, συχνά πολύ παρόμοια, αντίγραφα χρωμοσωμάτων το ένα από το άλλο, ο Korbinian Schneeberger μαζί με τον συνάδελφό του Hequan Sun και άλλους συναδέλφους του παρέκαμψαν αυτό το πρόβλημα αναλύοντας την αλληλουχία του DNA μεγάλου αριθμού μεμονωμένων κυττάρων γύρης. Σε αντίθεση με όλα τα άλλα κύτταρα, κάθε κύτταρο γύρης περιέχει μόνο δύο τυχαία αντίγραφα κάθε χρωμοσώματος. Αυτό διευκόλυνε την ανακατασκευή της αλληλουχίας ολόκληρου του γονιδιώματος.
Μια επισκόπηση της πλήρους αλληλουχίας DNA της καλλιεργούμενης πατάτας έχει τη δυνατότητα να διευκολύνει σημαντικά την αναπαραγωγή και αποτελεί φιλοδοξία επιστημόνων και κτηνοτρόφων φυτών εδώ και χρόνια. Με αυτές τις πληροφορίες στο χέρι, οι επιστήμονες μπορούν πλέον να εντοπίζουν πιο εύκολα παραλλαγές γονιδίων που είναι υπεύθυνες για επιθυμητές ή ανεπιθύμητες
Πηγή:
Πληροφορίες που παρέχονται από το Max Planck Institute for Plant Breeding Research. Ινστιτούτο Max Planck για Έρευνα Αναπαραγωγής Φυτών. «Αποκωδικοποιημένο γονιδίωμα πατάτας: Η πλήρης αλληλουχία του γενετικού υλικού διευκολύνει την αναπαραγωγή νέων ποικιλιών». ScienceDaily. ScienceDaily, 3 Μαρτίου 2022.
