ترسیم جامع‌ترین نقشه توالی ژنتیکی گندم

پژوهشگران در مطالعات خود که بیش از یک دهه به طول انجامید، موفق به شناسایی توالی ژنوم گندم شدند. بر اساس یافته‌های این تحقیق که روز جمعه در کنسرسیوم ژنوم بین‌المللی گندم (IWGSC) ارائه شد، عنوان شد که به دست آوردن توالی مرجع باکیفیت بالا از ژنوم گندم نکته بسیار مهمی است، زیرا به ترتیب می‌توان بیشترین رشد محصول در سراسر جهان به دست آورد که این موضوع برای امنیت غذایی ضروری است.

گرمایش زمین به‌ویژه در مناطقی همچون شمال اروپا، آسیا و کانادا تأثیر عمده‌ای بر تولید گندم در سال ۲۰۱۸ خواهند داشت و آفات و تغییرات آب و هوایی محصولات کشاورزی را از بین می‌برند. برای رفع نیازهای آینده جمعیت پیش‌بینی‌شده جهان که تا سال ۲۰۵۰ به ۹ میلیارد و ۶۰۰ .میلیون نفر بالغ خواهد شد، بهره‌وری گندم باید هرسال ۱٫۶٪ افزایش یابد.

شناسایی ژنوم یک موجود زنده شبیه به در اختیار داشتن یک نقشه جامع از وی است که حاوی تمام اطلاعاتی موردنیاز برای ساخت و نگهداری این موجود زنده می‌شود. اکنون دانشمندان و کشاورزان ژن‌ها و عوامل مؤثر بر صفات آن مانند عملکرد گندم، کیفیت دانه، مقاومت در برابر بیماری‌های قارچی و تحمل ناملایمات زیست‌محیطی را کشف کرده و می‌توانند گندم‌های مقاوم‌تر تولید کنند.

پروفسور رودی اپلس (Rudi Appels)، پژوهشگر افتخاری دانشگاه کشاورزی ویکتوریا که در این مطالعات حضور داشت دراین‌باره گفت: ده سال پیش و زمانی که من به کنسرسیوم ژنوم بین‌المللی گندم پیوستم، بسیاری از مردم بر این باور بودند که شناسایی توالی ژنوم گندم غیرممکن است.

ژنوم گندم بیش از پنج برابر وسیع‌تر از ژنوم انسان است و علاوه بر وسیع‌تر بودن، بسیار پیچیده‌تر است. ژنوم گندم شامل ۲۱ کروموزوم (ساختار مشابه با اطلاعات ژنتیکی) از سه زیر ژنوم بسیار شبیه به یکدیگر تشکیل می‌شود. این اندازه و پیچیدگی، مشکلات زیادی را برای پژوهشگرانی که در تلاش برای جمع‌آوری توالی ژنوم این گیاه حیاتی بودند، به وجود آورد.

پرفسور اپلس در این رابطه گفت: «انجام این تحقیقات نوعی جاه‌طلبی محسوب می‌شد، اما برای من مهم بود که گندم به‌عنوان یک موجود نادیده گرفته‌شده درزمینهٔ توالی ژنوم دیده نشود، من همیشه امیدوار بودم که این کار انجام شود. باید اعتراف کنم که من همواره فکر می‌کردم که گندم سزاوار است که به‌عنوان یک موضوع بااهمیت در حد ژنوم انسان، تعریف شود. خوشبختانه طی سال‌های اخیر فن‌آوری به‌شدت توسعه یافته است؛ و مواردی که پیش‌ازاین برای ما غیرممکن بودند، قابل‌دستیابی شد.»

وی در ادامه توضیحات خود افزود: «این دستاورد درنهایت می‌تواند به تشخیص و درمان آلرژی‌ها و بیماری‌های مرتبط با گندم کمک کرده و بیماری‌های آن را درمان و تولید را افزایش دهد.»

پژوهشگران کنسرسیوم ژنوم بین‌المللی گندم برای شناسایی توالی ژنوم این گیاه، از روش‌های نقشه‌برداری فیزیکی کلاسیک و جدیدترین فن‌آوری‌های توالی DNA استفاده کرده‌اند. در این مطالعات داده‌های ترتیبی در ۲۱ کروموزوم با استفاده از الگوریتم‌های بسیار کارآمد جمع‌آوری و مرتب‌شده و ژن‌ها با برنامه‌های اختصاصی نرم‌افزار شناسایی‌شده‌اند.

در مقاله علمی منتشرشده در این رابطه، محل دقیق ۱۰۷ هزار و ۸۹۱ ژن و نشانگرهای مولکولی بیش از ۴٫۷m را نشان می‌دهد و همچنین اطلاعات توالی بین ژن‌ها و نشانگرهایی که حاوی عناصری هستند که بر بیان ژن تأثیر می‌گذارد، ارائه می‌شود. در این مقاله بیش از ۲۰۰ نویسنده از ۷۳ دانشگاه و شرکت‌های خصوصی در سراسر جهان مشارکت و همکاری داشته‌اند.

دکتر کاترین فولت (Catherine Feuillet)، یکی از نویسندگان اصلی این مقاله اظهار داشت که این دستاورد برای تولید گندم در سراسر جهان پیامدهایی فوری دارد.

وی در این رابطه گفت: «من آرزو دارم دوباره در ابتدای کار خود باشم، زیرا این پژوهش واقعاً سرگرم‌کننده بوده و از امروز ما می‌توانیم زیست‌شناسی محصولات موردعلاقه خود را به‌صورت مؤثر بیاموزیم. من از این یافته بسیار هیجان‌زده هستم، زیرا پس از ۱۳ سال تلاش به مرحله اصلی رسیده‌ایم.»

شرح کامل این پژوهش و یافته‌ها به‌دست‌آمده از آن در آخرین شماره نشریه ساینس (journal Science) منتشرشده و در اختیار پژوهشگران قرار دارد.