Ein Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Cao Xiaofeng am Institut für Genetik und Entwicklungsbiologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat biomassebezogene Merkmale von Schafgras mithilfe eines eigenen benutzerdefinierten Genombearbeitungssystems verbessert und gleichzeitig das Verständnis der Genomik von Schafgras verbessert.
Die Genomassemblierung und das innovative Genbearbeitungssystem des Teams, die sich durch die Verbindung von Big Data und Biotechnologie auszeichnen, offenbaren das Potenzial für eine intelligente und schnelle genomische Züchtung von Schafgras. Die Studie war veröffentlicht In PNAS am 24. Okt.
Leymus chinensis (Schafgras), ein Mitglied der Familie der Triticeae, ist eine prominente Grasart in der gesamten eurasischen Steppe. Diese Art, die für ihre robusten Rhizome bekannt ist, verfügt über beeindruckende Eigenschaften wie Frosttoleranz, Trockenheitstoleranz, Salztoleranz und ein gutes Bodenstabilisierungsvermögen usw.
Schafgras gilt weithin als hochwertiges Futter, das aufgrund seines außergewöhnlichen Nährwerts und seiner Schmackhaftigkeit sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile bietet. Aufgrund der Größe und der hohen Heterozygotie des Schafgrasgenoms ist es jedoch eine Herausforderung, es zu untersuchen und seine herausragenden Eigenschaften aufzuklären.
In dieser Studie wählten die Forscher L. chinensis Lc6-5 aus, eine Schafgrasart aus den Graslandschaften Nordostchinas mit starken Rhizomen. Sie führten die Genomassemblierung mithilfe modernster Sequenzierungs- und Assemblierungstechniken durch. Die Größe des zusammengesetzten Genoms betrug ungefähr acht GB, wobei ein Contig-N50 von mehr als 300 MB und repetitive Sequenzen 87,76 % des Genoms ausmachten.
Angesichts der bemerkenswerten Heterozygotie des Genoms führten die Forscher auch eine Assemblierung auf Haplotyp-Ebene durch. Diese Ergebnisse dienen als unschätzbare genomische Ressource für zukünftige Forschungsanstrengungen.
Anschließend verwendeten die Forscher das benutzerdefinierte CRISPR/Cas9-Editierungssystem auf Lc6-5, um einen Knockout der microRNA MIR528 durchzuführen, was zu einem deutlichen Anstieg der Bestockungszahl und der Pflanzenwachstumsrate führte.
Das zusammengesetzte Schafgras-Genom öffnet in Verbindung mit dem vom Forschungsteam entwickelten Genom-Editierungssystem die Tür zur Verbesserung der Biomasse von L. chinensis und schafft einen Präzedenzfall für seine schnelle genetische Verbesserung und für die genombasierte Züchtung.
Mehr Informationen:
Tong Li et al., Genomentwicklung und anfängliche Zucht des Triticeae-Grases Leymus chinensis, das die eurasische Steppe dominiert, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2023). DOI: 10.1073/pnas.2308984120