Latest News

Pengurutan Genom Stroberi Terbaru

"Pendekatan kami pada prediksi gen dalam genom stroberi terbukti sangat efektif, dengan 90 persen gen terprediksi oleh model gen hibrida didukung bukti yang berbasis transkrip."

Konsorsium riset internasional telah mengurutkan genom stroberi hutan, dan hasilnya dipubliksikan dalam jurnal Nature Genetics edisi 26 Desember. Pengembangan ini diharapkan bisa membuka kemungkinan bagi pembibitan varietas berry yang lebih lezat dan yang lebih tahan.
“Kami telah membuat daftar bagian-bagian stroberi,” kata pemimpin konsorsium, Kevin Folta, seorang profesor asosiasi dengan Institut Ilmu Pangan dan Pertanian Universitas Florida. “Untuk setiap organisme di planet ini, jika Anda mencoba melakukan kemajuan ilmu pengetahuan atau menggunakan pembibitan dengan bantuan molekuler, sebuah daftar bagian-bagiannya sangat membantu. Sebelumnya, kami harus keluar dan mencari tahu apa bagian-bagian itu. Sekarang kami tahu komponen-komponen yang membentuk tanaman stroberi. ”
Konsorsium riset internasional mengurutkan genom stroberi hutan, secara resmi dikenal sebagai Fragaria vesca, dan mengidentifikasi 34.809 gen dari pasangan basa. (Kredit: Wikimedia Commons)
Dari sudut pandang genetik, stroberi hutan, yang secara resmi dikenal sebagai Fragaria vesca, mirip dengan stroberi budidaya tapi kurang kompleks sehingga memudahkan bagi para ilmuwan untuk mempelajarinya. Stroberi hutan 14-kromosom memiliki satu genom terkecil tanaman ekonomis yang signifikan, namun masih mengandung sekitar 240 juta pasangan basa.
Stroberi hutan adalah tanaman yang memiliki genom terkecil yang pernah diurutkan selain Arabidopsis thaliana, tanaman berbunga kecil dalam keluarga mustard, karena memiliki pasangan basa hanya sekitar 210 juta, kata ahli biologi molekular tanaman OSU, Todd Mockler, salah seorang pemimpin peneliti. Pasangan basa merupakan molekul yang dikenal sebagai adenin, guanin sitosin, dan timin, yang membentuk heliks DNA beruntai ganda.
Sebagai bagian dari temuan, para ilmuwan mengidentifikasi gen yang mereka duga bertanggung jawab atas beberapa karakteristik berry, seperti rasa, aroma, nilai gizi, masa berbunga dan respon terhadap penyakit. Dengan mengetahui apa yang dilakukan gen-gen individual, akan memungkinkan para peneliti mengembangbiakkan tanaman ini dengan sifat-sifat tertentu. Dan dalam kasus buah pohon, mereka tidak harus menunggu bertahun-tahun untuk melihat apakah sifat-sifatnya benar-benar muncul pada buah tersebut. Misalnya, dengan pemuliaan molekuler mereka bisa menyilangkan sebuah pohon pir unggul dengan pohon pir yang tahan penyakit jamur tertentu, dan mereka akan yakin bahwa gen yang diinginkan benar-benar hadir.
Konsorsium 75 peneliti dari 38 institusi yang mengurutkan genom, meliputi dua peneliti dari Georgia Tech. Mereka adalah Mark Borodovsky, seorang profesor perwakilan dalam Departemen Rekayasa Biomedis Wallace H. Coulter di Georgia Tech dan Universitas Emory dan Sekolah Ilmu Komputasi dan Rekayasa Georgia Tech, serta Paul Burns, yang bekerja pada proyek sebagai siswa Ph.D. bioinformatika.
Setelah konsorsium menemukan urutan genom stroberi hutan, Borodovsky dan Burns memimpin upaya mengidentifikasikan gen pengkode protein dalam urutan tersebut. Dengan menggunakan program pengenalan pola terbaru yang disebut GeneMark.hmm-ES+, Borodovsky dan Burns mengidentifikasi 34.809 gen, di mana 55 persennya ditempatkan pada keluarga gen.
Program GeneMark.hmm-ES+ secara interatif mengidentifikasi parameter algoritma yang tepat pada urutan dan data transcriptome DNA. Program ini menggunakan model probabilistik yang disebut Hidden Markov Model untuk menentukan batas-batas antara urutan pengkode – yang disebut ekson – dan urutan non-pengkode, yang bisa berupa wilayah intron maupun antargen.
Dalam mengidentifikasikan gen, prediksi dan langkah-langkah pelatihan dilakukan secara berulang setiap kali mendeteksi satu set yang lebih besar dari urutan pengkode dan non-pengkode. Ini digunakan untuk lebih meningkatkan model yang dikerjakan dalam pengenalan pola statistik. Ketika rincian urutan baru bertepatan dengan sebelumnya, para peneliti mencatat set akhir gen mereka yang telah diprediksi.
“GeneMark.hmm-ES+ adalah program hibrida yang menggunakan urutan DNA dan RNA untuk memprediksi gen-gen pengkode protein,” kata Borodovsky, yang juga menjabat direktur Pusat Genomik Komputasi dan Bioinformatika Georgia Tech.
“Pendekatan kami pada prediksi gen dalam genom stroberi terbukti sangat efektif, dengan 90 persen gen yang terprediksi oleh model gen hibrida didukung bukti yang berbasis transkrip,” tambah Borodovsky.
Analisis lebih lanjut pada genom stroberi hutan menunjukkan gen yang terlibat dalam proses biologis penting, seperti produksi rasa, pembungaan dan respon terhadap penyakit. Pemeriksaan tambahan juga mengungkapkan sebuah set inti elemen-elemen transduksi sinyal yang saling berbagi di antara stroberi dan tanaman lainnya.
Stroberi hutan merupakan anggota dari keluarga Rosaceae, di mana keluarga ini terdiri dari 100 genus dan 3.000 spesies lebih. Keluarga besar ini meliputi berbagai jenis tanaman ekonomis yang penting dan populer seperti buah, kacang, tanaman hias dan kayu, termasuk tanaman budidaya stroberi, almond, apel, peach, raspberry, cherry, dan mawar.
Dalam jangka panjang, petani bisa menggunakan informasi ini untuk membuat tanaman yang dapat tumbuh dengan dampak lingkungan yang lebih sedikit, profil nutrisi yang lebih baik serta hasil panen yang lebih besar.
Proyek ini didukung oleh National Institutes of Health (NIH) (Penghargaan No. HG00783).
  • Sumber artikel: Georgia Tech Team Helps Decode Newly Sequenced Strawberry Genome (gatech.edu)
  • Kredit: Georgia Institute of Technology Research
  • Informasi lebih lanjut: Vladimir Shulaev, Daniel J Sargent, Ross N Crowhurst, Todd C Mockler, Otto Folkerts, Arthur L Delcher, Pankaj Jaiswal, Keithanne Mockaitis, Aaron Liston, Shrinivasrao P Mane, Paul Burns, Thomas M Davis, Janet P Slovin, Nahla Bassil, Roger P Hellens, Clive Evans, Tim Harkins, Chinnappa Kodira, Brian Desany, Oswald R Crasta, Roderick V Jensen, Andrew C Allan, Todd P Michael, Joao Carlos Setubal, Jean-Marc Celton, D Jasper G Rees, Kelly P Williams, Sarah H Holt, Juan Jairo Ruiz Rojas, Mithu Chatterjee, Bo Liu, Herman Silva, Lee Meisel, Avital Adato, Sergei A Filichkin, Michela Troggio, Roberto Viola, Tia-Lynn Ashman, Hao Wang, Palitha Dharmawardhana, Justin Elser, Rajani Raja, Henry D Priest, Douglas W Bryant, Samuel E Fox, Scott A Givan, Larry J Wilhelm, Sushma Naithani, Alan Christoffels, David Y Salama, Jade Carter, Elena Lopez Girona, Anna Zdepski, Wenqin Wang, Randall A Kerstetter, Wilfried Schwab, Schuyler S Korban, Jahn Davik, Amparo Monfort, Beatrice Denoyes-Rothan, Pere Arus, Ron Mittler, Barry Flinn, Asaph Aharoni, Jeffrey L Bennetzen, Steven L Salzberg, Allan W Dickerman, Riccardo Velasco, Mark Borodovsky, Richard E Veilleux, Kevin M Folta. The genome of woodland strawberry (Fragaria vesca). Nature Genetics, 2010; DOI: 10.1038/ng.740

0 Response to "Pengurutan Genom Stroberi Terbaru"