Teknologi Ini Dapat Bantu Memfasilitasi Pemetaan Genetik Tanaman Poliploid

TrubusNews
Syahroni
12 Nov 2019   23:00 WIB

Komentar
Teknologi Ini Dapat Bantu Memfasilitasi Pemetaan Genetik Tanaman Poliploid

Sistem pemetaan yang dikembangkan di Brasil membantu pemulia tebu, kiwi, blueberry, ubi dan hijauan, di antara tanaman lainnya (Foto : Doc/ Antonio Garcia)

Trubus.id -- Sistem pemetaan genetik inovatif untuk spesies poliploid menjanjikan untuk memfasilitasi pekerjaan para ilmuwan dan pemulia tanaman yang menggunakan genomik untuk mengembangkan varietas yang lebih produktif dan tahan terhadap penyakit atau kekeringan. Poliploid adalah organisme dengan lebih dari dua set kromosom. Banyak spesies tanaman yang bernilai ekonomis seperti kentang, gandum, kapas dan tebu, adalah poliploid.

Penelitian ini dilakukan di Sekolah Tinggi Pertanian Luiz de Queiroz (ESALQ-USP) di Universitas São Paulo di Piracicaba, Negara Bagian São Paulo (Brasil), dengan Yayasan Penelitian São Paulo - dukungan FAPESP. Hasilnya telah dipublikasikan dalam jurnal G3: Genes, Genomes, Genetics. Paket perangkat lunak sumber terbuka disebut MAPpoly dan dapat diunduh secara gratis dari internet.

Sampai saat ini, hanya sistem untuk pemetaan genetik spesies diploid (2n) atau poliploid sederhana (4n) yang tersedia (n mengacu pada jumlah kromosom unik di setiap sel). Untuk poliploid kompleks (Xn, banyak salinan), ada banyak kemungkinan kombinasi kromosom, dan proses pemetaan jauh lebih sulit untuk dilakukan.

Banyak tanaman telah ditingkatkan secara genetis dan bersifat poliploid. Ubi jalar (Ipomoea batatas), misalnya, adalah heksaploid (6n, dengan enam salinan setiap kromosom). Varietas tebu (Saccharum spp.) yang ditanam oleh produsen gula dan etanol di Brasil dan di tempat lain adalah antara 6n dan 14n, menjadikannya tantangan yang menakutkan dari sudut pandang penelitian genetika.

Menemukan cara untuk memetakan genetika dari tanaman kompleks tersebut adalah fokus penelitian awal untuk Marcelo Mollinari, yang saat ini menjadi postdoctoral fellow di North Carolina State University di Raleigh (A.S.). Dia mengembangkan banyak sistemnya saat melakukan penelitian postdoctoral di bawah pengawasan Antonio Augusto Franco Garcia, seorang profesor di Departemen Genetika di ESALQ-USP, dan dengan beasiswa dari FAPESP.

"Dengan menggunakan pengetahuan dan alat genetika statistik, penelitian ini menghasilkan metode baru yang secara kuat menyelesaikan tantangan ini," kata Mollinari, yang sebelumnya memenangkan beasiswa dari FAPESP untuk magang penelitian di Universitas Purdue di Lafayette Barat, Indiana (AS) seperti dilansir dari  situs resmi FAPESP.

Studi ini juga menerima dana dari FAPESP Bioenergy Research Programme (BIOEN) untuk proyek "Pemuliaan tebu berbantuan genomik: menggunakan penanda molekuler untuk memahami arsitektur genetika sifat-sifat kuantitatif dan menerapkan seleksi berbantuan penanda", yang mana peneliti utama adalah Anete Pereira de Souza, seorang peneliti di Pusat Biologi Molekuler dan Rekayasa Genetika (CBMEG-UNICAMP) Universitas Campinas di Negara Bagian Sao Paulo.

Informasi yang lebih tepat

Mollinari telah mempelajari pengembangan sistem pemetaan genetik poliploid sejak penelitian tuannya, awalnya untuk tebu. Sistem yang dirancang khusus untuk memetakan poliploid kompleks tidak tersedia hingga saat ini. Para ilmuwan dan pemulia tanaman menggunakan sistem yang dirancang untuk memetakan organisme diploid. Mereka harus mengadaptasi alat untuk analisis statistik untuk organisme yang lebih kompleks, dan pemetaannya tidak tepat sebagai hasilnya.

"Ketika kami menerima data, sulit untuk memahami apa yang terjadi pada titik-titik tertentu dalam kromosom. Mungkin ada banyak kombinasi, dan informasinya tidak jelas," kata Mollinari.

Untuk mengatasi kesulitan ini, Mollinari beralih ke teknik statistik yang dikenal sebagai pemodelan Markov tersembunyi. "Otak kita dapat membaca seluruh kata bahkan jika huruf hilang atau diselingi dengan angka. Model Markov melakukan hal yang sama: alih-alih melihat posisi tertentu, Anda melihat kromosom secara keseluruhan dan mengisi posisi untuk mendapatkan tampilan lengkap dari posisi kromosom dalam genom, "jelasnya.

Setelah mengembangkan algoritma, Mollinari melakukan simulasi untuk menguji platform. Satu mensyaratkan pemetaan dua varietas kentang (Atlantik dan B1829-5) yang telah dipetakan menggunakan metode yang dikembangkan untuk diploid. Dia membandingkan hasil simulasi ini dengan peta yang ada untuk memvalidasi sistemnya. Dia juga melakukan simulasi perbandingan dengan perangkat lunak Belanda yang diadaptasi untuk poliploid.

Sistem baru ini dapat digunakan untuk memetakan gen berbagai poliploid, seperti hijauan, kiwi dan blueberry, serta tebu. Para peneliti yang berafiliasi dengan setidaknya tujuh lembaga menggunakan platform Mollinari untuk menganalisis spesies ini.

"BIOEN adalah motivasi awal untuk proyek, yang kemudian diperluas untuk mencakup lebih dari pemetaan genetik tebu," kata Garcia. Metode baru ini juga digunakan dalam studi tanaman hijauan yang ditanam di Brasil.

Secara global, aplikasi terbaru adalah dalam penelitian Mollinari sendiri di AS, di mana ia berpartisipasi dalam sebuah proyek untuk mengembangkan alat genomik untuk pembibitan kentang manis yang didanai oleh Bill & Melinda Gates Foundation dengan tujuan mendukung para petani tanaman pangan ini di Sub-Sahara Afrika.

Peningkatan genetik membutuhkan verifikasi bagaimana setiap kromosom diwarisi oleh keturunan persilangan. Ini dapat dilakukan dengan MAPpoly, dan dalam hubungannya dengan pemetaan fenotipe, peternak akan dapat mengembangkan varietas lebih cepat dan lebih efisien.

"Ini adalah alat yang memfasilitasi pekerjaan yang dilakukan oleh peternak dan tidak pernah bisa menggantikannya. Mereka memiliki pengetahuan mendalam tentang sifat-sifat dan keahlian untuk memilih sifat-sifat yang diperlukan untuk mengembangkan varietas baru," kata Mollinari.

  0


500 Karakter

Artikel Terkait

Bagikan:          
Bagikan:          

LIPI Dorong Pembentukan Desa E-Commerce

Peristiwa   13 Des 2019 - 15:23 WIB
Bagikan: