นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียค้นพบวิธีใหม่ในการสร้างพันธุ์ข้าวที่ให้ผลผลิตสูง

ข้าวแห่งอนาคตจะสร้างขึ้นมาได้อย่างไร?

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญจาก RSF อธิบายไว้ รหัสพันธุกรรมของพืชเต็มไปด้วยส่วน DNA ที่ซ้ำกันซึ่งอาจอยู่ติดกันหรือกระจายอยู่ทั่วทั้งจีโนม

ยีนที่เคลื่อนย้ายได้ หรือที่รู้จักกันในชื่อ “ยีนกระโดด” มีอิทธิพลต่อการทำงานของยีนอื่นๆ และมีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของพืช ความต้านทานโรค และสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย การฝังยีนจากสิ่งมีชีวิตอื่นเข้าไปในพืชถือเป็นแนวทางที่มีแนวโน้มดีสำหรับการสร้างพันธุ์พืชใหม่ๆ

ในระหว่างวงจรชีวิตของพืช "ยีนกระโดด" จะมีการเปลี่ยนแปลงมาก (กลายพันธุ์) จนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่มีอยู่ไม่สามารถเห็นยีนเหล่านี้ได้อีกต่อไป ส่งผลให้การแก้ไขเพิ่มเติมมีอุปสรรค

เพื่อเอาชนะความยากลำบากนี้ นักวิทยาศาสตร์ จากศูนย์วิจัยเทคโนโลยีชีวภาพกลางแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัสเซียได้พัฒนาแนวทางที่ใช้ตารางคณิตศาสตร์ที่ได้รับการปรับปรุงอย่างค่อยเป็นค่อยไป โดยเปรียบเทียบกับส่วน DNA จริง

ผู้เขียนการศึกษาได้ยืนยันว่า วิธีการใหม่นี้สามารถตรวจจับการกลายพันธุ์ซ้ำได้ ซึ่งแตกต่างจากวิธีการดั้งเดิม

หลังจากวิเคราะห์จีโนมข้าว (Oryza sativa) โดยใช้อัลกอริทึมใหม่ พวกเขาพบจำนวนซ้ำ (repeat) 992,739 รายการ จาก 79 วงศ์ ซึ่งมากกว่าจำนวนซ้ำที่ระบุโดยอัลกอริทึม EDTA ซึ่งนักชีววิทยาใช้กันอย่างแพร่หลายถึง 56% ขณะเดียวกัน จำนวนซ้ำเหล่านี้คิดเป็น 66% ของจีโนมข้าวทั้งหมด ซึ่งสูงกว่าการประมาณการก่อนหน้านี้

ภารกิจที่สำคัญและโอกาสที่กว้างขวาง

“ข้าวเป็นผลิตภัณฑ์อาหารหลักที่ตอบสนองความต้องการของผู้คนมากกว่า 1 พันล้านคน ดังนั้นจึงมีภารกิจสำคัญในการพัฒนาพันธุ์พืชชนิดนี้ที่ให้ผลผลิตสูงสายพันธุ์ใหม่” เยฟเกนี โครอตคอฟ หัวหน้ากลุ่มวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ของลำดับดีเอ็นเอและโปรตีนของศูนย์วิจัยเทคโนโลยีชีวภาพแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย ความเห็นของเขาถูกอ้างอิงในแถลงการณ์ของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัสเซีย

คุณโครอตคอฟ กล่าวว่า เพื่อแก้ปัญหาการพัฒนาพันธุ์ข้าวใหม่ จำเป็นต้องเข้าใจโครงสร้างของจีโนมข้าวและค้นหาองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่ทั้งหมดในจีโนมนั้น ทีมผู้เชี่ยวชาญจากศูนย์วิจัยเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (Federal Research Center for Biotechnology) ได้ค้นพบลำดับเบสที่ยังไม่เคยค้นพบมาก่อนจำนวนมาก ซึ่งช่วยค้นหาจุดที่ประสบความสำเร็จในการผสานยีนพืชอื่นๆ เข้ากับจีโนมข้าวและสร้างพันธุ์ข้าวใหม่

ในอนาคต นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะนำวิธีการนี้ไปประยุกต์ใช้กับพืชผล ทางการเกษตร ชนิดอื่นๆ และพยายามปรับปรุงวิธีการให้มีความละเอียดอ่อนมากยิ่งขึ้น แผนของพวกเขารวมถึงการสร้างฐานข้อมูลการกระจายซ้ำที่พบในพืชผลชนิดต่างๆ ซึ่งจะเปิดให้ชุมชนวิทยาศาสตร์นานาชาตินำไปใช้ในการศึกษาทดลองต่อไป

ผลการวิจัยซึ่งได้รับทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์รัสเซีย ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Rice Science