Birnen sind im pazifischen Nordwesten der USA ein großes Geschäft. Aber wussten Sie, dass die traditionelle Birnenzucht seit Jahrhunderten weitgehend unverändert geblieben ist?
Dieser langsame Prozess ist schwierig und kostspielig und erfordert den langfristigen Einsatz von Arbeitskräften, Materialien und Land- und Raumressourcen. Allerdings könnte die traditionelle Birnenzüchtung dank einer einzigartigen Zusammenarbeit zwischen Studenten, Wissenschaftlern und der Birnenindustrie, die durch eine Initiative namens American Campus Tree Genomes (ACTG) gefördert wird, von der Genomik etwas profitieren.
ACTG entstand aus dem Wunsch zweier Professoren, an die legendären Toomer-Eichen der Auburn University zu erinnern, die während der Football-Saison 2010 der Auburn University vergiftet wurden. Ihr Plan: Die DNA der Eiche sequenzieren und das erste Referenzgenom einer lebenden Eiche erstellen. Um das Ganze zu versüßen, beschlossen sie, einen semesterlangen Kurs zu schaffen, damit echte Auburn-Studenten an der Sequenzierung der Auburn-Eichen teilnehmen können.
„ACTG nutzt ikonische und wirtschaftlich wertvolle Bäume, um die Lücke zwischen Studenten und modernster Genomik zu schließen“, sagt ACTG-Mitbegründer Alex Harkess, Ph.D. „Studenten sammeln, analysieren und veröffentlichen gemeinsam Baumgenome in renommierten Fachzeitschriften und sammeln so wertvolle Erfahrungen.“
Das erste Semester war ein Erfolg, obwohl die meisten Studenten noch nie ein Manuskript geschrieben, Befehlszeilen-Bioinformatik durchgeführt oder sich mit molekularer Arbeit im Bereich der Pflanzengenomik beschäftigt hatten. Es löste die mittlerweile landesweite ACTG-Initiative aus, die 2021 offiziell von Alex Harkess, Ph.D., Fakultätsforscher am HudsonAlpha Institute for Biotechnology, und Les Goertzen, Ph.D., Direktor des John D. Freeman Herbarium in Auburn, gegründet wurde Universität.
Andere Institutionen können die Erfahrung wiederholen und ihre eigenen Campusbäume als Sprungbrett für wissenschaftliche und pädagogische Bemühungen nutzen.
ACTG revolutioniert traditionelle akademische Modelle und bietet Studierenden einen einzigartigen Einstiegspunkt in die Welt der Genomforschung. Die Initiative geht über das Lernen aus Lehrbüchern hinaus und lässt die Teilnehmer in den tatsächlichen Prozess der Zusammenstellung, Analyse und Veröffentlichung von Baumgenomen in angesehenen wissenschaftlichen Fachzeitschriften eintauchen.
Die Studierenden dieses Kurses haben durch Experten von HudsonAlpha Zugang zu modernsten Genomsequenzierungstechniken und bioinformatischen Fähigkeiten. Durch die Arbeit an echten Forschungsprojekten mit greifbaren Ergebnissen gewinnen die Studierenden Selbstvertrauen und Erfahrung und gestalten ihren Weg zu einer erfolgreichen Karriere im sich ständig weiterentwickelnden Bereich der Genomik.
„Dieser Kurs ist eine willkommene Gelegenheit für Studenten und Auszubildende, sich nicht nur mit einer völlig neuen Idee auseinanderzusetzen, sondern sie unabhängig von ihrem Kenntnisstand auch zu beherrschen. Ich hatte noch keine Erfahrung mit Bioinformatik und kam mit einer völlig neuen, äußerst marktfähigen Idee heraus.“ „, sagt Harrison Estes, ein Absolvent der Auburn University ’23, der am Birnengenom-Kurs teilnahm. Derzeit studiert er an der University of Wisconsin und schreibt dem ACTG-Kurs zu, dass er ihm dabei geholfen hat, dieses Ziel zu erreichen.
Der Schwerpunkt auf der Beteiligung der Studierenden geht über die technische Ausbildung hinaus. ACTG befasst sich aktiv mit Hindernissen für den Einstieg in MINT-Fächer und für den Verbleib im MINT-Bereich und bietet wertvolle Möglichkeiten für Personen, die keinen Zugang zu fortschrittlichen Technologien haben. Das ACTG-Team sucht die Teilnahme von kleinen Universitäten und Colleges, Community Colleges und Junior Colleges sowie HBCUs, denen es an ausgereiften Genetik- und Bioinformatik-Trainingspipelines mangelt.
Die transformative Kraft von ACTG geht über die Vermittlung unschätzbarer Fähigkeiten und Erfahrungen hinaus. Durch die Auseinandersetzung mit realen Forschungsprojekten übersetzen die ACTG-Teilnehmer ihr Wissen in konkrete Anwendungen, die der wissenschaftlichen Gemeinschaft und wirtschaftlich wichtigen Industrien direkt zugute kommen.
Im Fall der Birnenindustrie arbeitete eine Kohorte von Auburn-Studenten der ACTG-Initiative mit Birnenexperten der Washington State University und des USDA ARS zusammen, um ein qualitativ hochwertiges Birnengenom zu schaffen. Die akribische Arbeit der ACTG-Studenten führte zu einem vollständig stufenweisen Zusammenbau der Chromosomen, ein erheblicher Fortschritt gegenüber früheren Bemühungen.
Die d’Anjou-Genomassemblierung, veröffentlicht In G3: Gene, Genome, Genetik, enthüllt Tausende genomischer Varianten, die für die Birnenzüchtung von großer Bedeutung sind. Diese hochwertige Ressource erschließt Birnenzüchtern einen Schatz an Informationen. Die neue Genomassemblierung ist auch ein wichtiges Instrument für Studien zur Evolution, Domestizierung und molekularen Züchtung der Birne.
„Das ACTG: American Campus Tree Genomes-Programm baute nicht nur hochwertige genomische Ressourcen für eine wertvolle Birnensorte auf, die letztendlich Landwirten und Verbrauchern gleichermaßen zugute kommen wird, sondern es schulte auch fast 20 Studenten und Wissenschaftler über die Bedürfnisse der Apfel- und Birnenindustrie.“ sagte Ines Hanrahan, Ph.D., Geschäftsführerin der Washington Tree Fruit Research Commission.
Mehr Informationen:
Alan Yocca et al., Eine Chromosomen-Skalenanordnung für die ‚d’Anjou‘-Birne, G3: Gene, Genome, Genetik (2024). DOI: 10.1093/g3journal/jkae003