Sviluppo più veloce, fogli più scuri, un modo diverso di ramificazione - le varietà selvagge del thaliana di Arabidopsis della pianta sono spesso sostanzialmente differenti dallo sforzo del laboratorio di questa piccola pianta della senape, un favorito di molti biologi della pianta. Quali differenze dettagliate distinguono i genoma degli sforzi dal cerchio polare o dal subtropics, dall'America, dall'Africa o dall'Asia è stato studiato per la prima volta dai gruppi di ricerca da Tübingen, dalla Germania e dalla California principale da Detlef Weigel dall'istituto massimo di Planck per biologia inerente allo sviluppo. I risultati erano sorprendenti: Il limite delle differenze genetiche lontano supera le aspettative per così genoma aerodinamico, come gli scienziati scrivono in edizione di questa settimana dello scomparto di scienza. |
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Per seguire giù la variazione nel genoma degli sforzi differenti di Arabidopsis, i ricercatori hanno paragonato il materiale genetico di 19 sforzi selvaggi a quello del genoma dello sforzo del laboratorio, che è stato ordinato durante l'anno 2000. Seguendo una procedura molto elaborata, hanno esaminato ogni delle approssimativamente 120 milione particelle elementari del genoma. Per la loro molecolare investigazione hanno usato quasi un miliardo sonde specialmente progettate del DNA. “Tutti insieme, queste sonde avrebbero sette volte la lunghezza del genoma umano,„ illustrano Weigel il limite del progetto. I dati sono stati valutati con vari specialmente hanno progettato i metodi statistici, compreso una variante dell'apprendimento di macchina.
Il risultato di questa analisi scrupolosa: in media, ogni 180th particella elementare del DNA è variabile. E circa quattro per cento degli sguardi del genoma di riferimento o molto differenti nelle varietà selvagge, o non possono essere trovati affatto. Quasi ogni decimo gene era così difettoso che non potrebbe compiere la relativa funzione normale più!
I risultati come questi sollevano le questioni fondamentali. Per uno, qualificano il valore dei genoma di modello ordinati finora. “Ci non è una cosa come il genoma di una specie,„ dice Weigel. Aggiunge “la comprensione che la sequenza del DNA di singolo individuo non è di gran lunga sufficiente da capire che il potenziale genetico di una specie inoltre rifornisca gli sforzi di combustibile correnti nella genetica umana.„
Eppure, è sorprendente che Arabidopsis ha così genoma di plastica. Contrariamente al genoma degli esseri umani o di molte piante coltivate quale cereale, quello di Arabidopsis è molto aerodinamico ed il relativo formato è di meno che un ventesimo di quello degli esseri umani o cereale-uniforme benchè abbia numero quasi uguale dei geni. Contrariamente a questi altri genoma, ci sono poche ripetizioni o sequenze apparentemente irrilevanti del riempitore. “Che anche in un genoma minimo ogni decimo gene è superfluo, è stata una grande sorpresa,„ ammette Weigel.
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Le analisi dettagliate hanno indicato che i geni per le funzioni cellulari di base quali produzione della proteina o la regolazione del gene soffrono raramente i colpi di espulsore. I geni che sono importanti per l'interazione con altri organismi, da un lato, come quelle responsabili di difesa contro gli agenti patogeni o le infezioni, sono molto più variabili del gene medio. “La variabilità genetica sembra riflettere l'adattamento delle circostanze locali,„ dice Weigel. È probabile che tali geni variabili permettono che le piante sostengano le circostanze asciutte o bagnate, calde o fredde, o che usano il bicchierino ed i periodi della crescita lunghi.
Tali analisi del genoma dei particolari senza precedenti permetteranno molto più meglio una comprensione dell'adattamento locale e questo era effettivamente uno dei motivi principali per la conduzione lo studio. “Estendendo questi tipi di studi fino altre specie che speriamo di aiutare i selezionatori a produrre le varietà che si adattano ottimamente alle condizioni ambientali in evoluzione rapida,„ spiega Weigel. Già sta collaborando con l'istituto di ricerca internazionale del riso (IRRI) nelle Filippine per applicare i metodi e l'esperienza riuniti con Arabidopsis a venti varietà differenti del riso.
Come l'ambiente ed il genoma interattivi è inoltre l'obiettivo di nuovo, metodi ancor più efficaci. Mentre la tecnologia usata finora può identificare soltanto i geni che sono cambiato o sono persi riguardante il genoma di riferimento, l'ordinamento diretto del genoma degli sforzi selvaggi permetterà la rilevazione di nuovi geni. Il programma è di decifrare i genoma almeno delle varietà 1001 di Arabidopsis. Un nuovo strumento, con cui l'intero genoma di una pianta può essere letto dentro appena alcuni giorni, è già disponibile. Ancora stanno mancando le procedure di calcolo per interpretare la pletora di dati anticipata.
I ricercatori da Tübingen che ha contribuito allo studio includono Richard Clark, Stephan Ossowski e Warthmann normanno dal MPI per biologia inerente allo sviluppo, Georg Zeller e Gunnar Rätsch dal laboratorio di Friedrich Miescher della società massima di Planck, Gabriele Schweikert e Bernhard Schölkopf dal MPI per le cibernetica biologiche e Daniel Huson dall'università Tübingen. I ricercatori dalla California che ha contribuito a questo studio includono Huaming Chen, Paul Shinn e Joseph Ecker dall'istituto di Salk, Christopher Toomajian, Tina HU e Magnus Nordborg dall'Università della California del Sud e Glenn Fu, David Hinds e Kelly Frazer da Perlegen Sciences, Inc. [DW/CB]
Lavoro originale:
Richard M. Clark, Gabriele Schweikert, Christopher Toomajian, Stephan Ossowski, Georg Zeller, Paul Shinn, Whartmann normanno, Tina T. HU, Glenn Fu, David A. Hinds, Huaming Chen, Kelly A. Frazer, Daniel H. Huson, Bernhard Schölkopf, Magnus Nordborg, Gunnar Rätsch, Joseph R. Ecker, Detlef Weigel
Polimorfismi comuni di sequenza che modellano diversità genetica in thaliana di Arabidopsis
Scienza, 20 luglio 2007 |
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