เนื่องจากไวรัส Tomato Brown Rugose Fruit Virus แพร่ระบาดในต้นมะเขือเทศและพริกไทยทั่วโลก บริษัทเมล็ดพันธุ์ต่างๆ กำลังทำงานเพื่อขยายพันธุ์มะเขือเทศที่ดื้อยา เมื่อหลายพันปีก่อน เมื่อเกษตรกรในอเมริกาใต้เริ่มเลี้ยงบรรพบุรุษป่าของมะเขือเทศSolanum pimpinellifoliumพวกเขากำลังทำงานกับพืชที่ดูคล้ายวัชพืชซึ่งให้ผลขนาดเล็กแม้ว่าจะมีรสเข้มข้น เมื่อเวลาผ่านไป ด้วยการคัดเลือกอย่างต่อเนื่อง มะเขือเทศจึงพัฒนาเป็นมะเขือเทศที่โตและทันสมัยขึ้น มะเขือเทศสมัยใหม่มีขนาดเท่าไร พวกเขาสูญเสียความต้านทานโรคและความสามารถในการทนต่อความเครียดจากสิ่งมีชีวิต เป็นเวลากว่า 100 ปีที่ผู้ปรับปรุงพันธุ์พืชได้เดินทางอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงผลผลิตมะเขือเทศและความต้านทานโรค
ผู้เพาะพันธุ์มะเขือเทศมีทรัพยากรทางพันธุกรรมและจีโนมที่อุดมสมบูรณ์
แม้กระทั่งก่อนเริ่มโครงการจัดลำดับจีโนมของมะเขือเทศ คอลเลกชั่นเชื้อพันธุ์มะเขือเทศขนาดใหญ่มีมานานแล้วในหลายพื้นที่ ภาคยานุวัติมะเขือเทศมากกว่า 75,000 รายการได้รับการอนุรักษ์ในธนาคารยีนทั่วโลก ธนาคารที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งคือธนาคารยีน USDA ที่เจนีวา รัฐนิวยอร์ก
การจัดลำดับจีโนมของมะเขือเทศเริ่มต้นขึ้นในปี 2548 โดยเป็นความพยายามข้ามชาติระหว่าง 14 ประเทศและแล้วเสร็จในปี 2555 ความพยายามเหล่านี้ได้รับการเร่งอย่างมากด้วยการใช้ปัญญาประดิษฐ์ การเรียนรู้ของเครื่อง และอัลกอริธึมขั้นสูงเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลทางพันธุกรรมและฟีโนไทป์จำนวนมาก
มะเขือเทศแพนจีโนม
นักวิจัยจากสถาบัน Boyce Thompson ในปี 2020 ได้สร้างจีโนมอ้างอิงคุณภาพสูงสำหรับมะเขือเทศป่าเพื่อผลิต pan-genome ของมะเขือเทศที่สมบูรณ์และมีประโยชน์มากขึ้น พวกเขาค้นพบส่วนของจีโนมที่รองรับรสผลไม้ ขนาดและการสุก ทนต่อความเครียด และต้านทานโรค ขอบคุณในส่วนของเทคโนโลยีการจัดลำดับที่ทันสมัยซึ่งสามารถอ่าน DNA ที่มีความยาวมากได้ จีโนมอ้างอิงจึงสมบูรณ์และแม่นยำกว่าฐานข้อมูลที่มีอยู่
เทคโนโลยีการจัดลำดับแบบเก่าที่อ่าน DNA ที่สั้นกว่าจะระบุการกลายพันธุ์ที่ระดับเบสเดียว อย่างไรก็ตาม พวกมันไม่ดีในการค้นหาตัวแปรโครงสร้าง เช่น การแทรก การลบ การผกผันหรือการทำซ้ำของ DNA ชิ้นใหญ่
Zhangjun Fei หัวหน้าโครงการแพนจีโนมกล่าวว่า “ลักษณะที่ทราบหลายอย่างของมะเขือเทศเกิดจากโครงสร้างที่หลากหลาย “ตัวแปรโครงสร้างไม่ได้รับการศึกษาเนื่องจากยากต่อการระบุ นั่นคือเหตุผลที่เรามุ่งเน้นไปที่พวกเขา”
ในปี 2019 กลุ่มนักวิจัยนานาชาติได้สร้าง pan-genome ของมะเขือเทศโดยใช้ลำดับจีโนมจาก 725 สายพันธุ์ที่เป็นตัวแทนของสายวิวัฒนาการและทางภูมิศาสตร์ ฐานข้อมูลนี้มียีน 4,873 ยีนที่ไม่พบในจีโนมอ้างอิงดั้งเดิม การวิเคราะห์การแปรผันในปัจจุบัน/ไม่มีเผยให้เห็นการสูญเสียยีนจำนวนมากและการเลือกยีนและโปรโมเตอร์เชิงลบอย่างเข้มข้นในระหว่างการเพาะเลี้ยงและการปรับปรุงมะเขือเทศ
กลุ่มของ Fei เปรียบเทียบจีโนมที่หลากหลายตามธรรมชาติกับจีโนมของ Heinz 1706 ซึ่งเป็นพันธุ์ที่เพาะปลูกรวมอยู่ในการสร้างจีโนมมะเขือเทศดั้งเดิม การเปรียบเทียบพบรูปแบบโครงสร้างมากกว่า 92,000 แบบ ตัวแปรโครงสร้างเหล่านี้จำนวนมากเป็นที่สนใจของผู้เพาะพันธุ์พืช ตัวแปรเหล่านี้เกี่ยวข้องกับยีนต้านทานโรคจำนวนมาก เช่นเดียวกับยีนที่เกี่ยวข้องกับขนาดผล การสุก การควบคุมฮอร์โมน เมแทบอลิซึม และการพัฒนาของดอก เมล็ดพืช และใบ
เมื่อพบบริเวณจีโนมแล้ว นักพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลจะตรวจสอบบริเวณนั้นอย่างละเอียดเพื่อหารูปแบบที่อาจนำไปสู่ลักษณะดังกล่าว สาเหตุที่ชัดเจนบางประการคือ single nucleotide polymorphisms (SNPs) แต่จนถึงขณะนี้ สาเหตุส่วนใหญ่เกิดจากตัวแปรทางโครงสร้าง การรู้ความแตกต่างของโครงสร้างในจีโนมช่วยให้ค้นพบยีนใหม่ที่ควบคุมลักษณะต่างๆ เช่น ความต้านทานหรือน้ำหนัก รูปร่าง และรสชาติ
“ผู้เพาะพันธุ์ต้องการทราบว่าตัวแปรเหล่านี้เกิดขึ้นที่ใดเพื่อที่จะก้าวไปอีกขั้นเพื่อค้นหาว่าการเปลี่ยนแปลงคืออะไร” ผู้เพาะพันธุ์พืชและนักวิจัยด้านพืชสวนของมหาวิทยาลัยจอร์เจียกล่าว Esther van der Knaap “จีโนมเป็นแบบเส้นตรงในสิ่งมีชีวิตชั้นสูง ยีนอยู่ในลำดับที่แน่นอนในต้นมะเขือเทศส่วนใหญ่ ในมะเขือเทศอื่นๆ มีพื้นที่ประมาณ 300KB ที่กลับด้าน เราไม่รู้ว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร แต่มันกลับด้าน เมื่อต้นมะเขือเทศมีวิวัฒนาการ ส่วนของ DNA ก็ถูกลบ ทำซ้ำ หรือจัดเรียงใหม่ รูปแบบโครงสร้างเหล่านี้ในจีโนมสนับสนุนความหลากหลายมากมายของมะเขือเทศ
“เราข้ามพันธุ์มะเขือเทศตลอดเวลา การจับคู่หนึ่งอาจทำให้ผลไม้ใหญ่ขึ้นในขณะที่อีกคู่หนึ่งอาจสร้างผลไม้ได้มากกว่า แต่มีประชากรหลายร้อยคน เราต้องการพื้นที่เรือนกระจก 10 เท่าเพื่อประเมินทั้งหมด เราต้องฉลาดในเรื่องนี้และเลือกว่าไม้กางเขนใดจะให้ข้อมูลมากที่สุด อันไหนจะให้ยีนใหม่แก่เราที่เรายังไม่รู้ ด้วยความรู้ที่เราสร้างขึ้น เราสามารถเลือกลักษณะที่ระดับจีโนมที่เรารู้จักในฐานะผู้เพาะพันธุ์ ซึ่งจะส่งผลให้มีความหลากหลายด้วยคุณภาพที่เหนือกว่า”
การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางพันธุกรรมในมะเขือเทศครั้งใหม่โดยทีมของ Van der Knaap ได้เปิดเผยถึง 230,000 ความแตกต่างขนาดใหญ่ที่ซ่อนอยู่ใน DNA ระหว่างพันธุ์ก่อนหน้านี้ รูปแบบทั้งหมดนี้ให้ข้อมูลที่สามารถวิเคราะห์ได้โดยนักอณูพันธุศาสตร์เพื่อระบุเครื่องหมาย เป็นประโยชน์สำหรับการพัฒนาพันธุ์ใหม่โดยไม่ต้องทดลองภาคสนามที่ใช้เวลานาน หนึ่งในความท้าทายเร่งด่วนที่สุดคือการใช้รูปแบบทางพันธุกรรมที่ค้นพบใหม่นี้เพื่อพัฒนาพันธุ์ที่มีความต้านทานทางพันธุกรรมต่อไวรัส Tomato Brown Rugose Fruit (ToBRFV)
ไวรัสผลไม้รูโกสสีน้ำตาลมะเขือเทศ
การระบาดของโรคมะเขือเทศชนิดใหม่เกิดขึ้นในปี 2014 ทางตอนใต้ของอิสราเอล มันถูกระบุว่าเป็นไวรัส Tomato Brown Rugose Fruit Virus (ToBRFV) และได้แพร่กระจายไปยังภูมิภาคการผลิตมะเขือเทศที่สำคัญส่วนใหญ่ ลักษณะเด่นและปัญหาอย่างหนึ่งของ ToBRFV คือความสามารถในการเอาชนะการดื้อต่อพันธุกรรมในมะเขือเทศ ซึ่งรวมถึงยีน TM-22 ที่รู้จักกันดี โรคนี้สามารถทำให้เกิดการสูญเสียผลผลิตได้ 100% ในกรณีที่ไม่มีความต้านทานทางพันธุกรรมหรือมาตรการบรรเทาผลกระทบอื่น ๆ ที่มีประสิทธิผล ไวรัสมีความกังวลอย่างมากต่อภูมิภาคการผลิตทั่วโลก “รูโกเสะ” หมายถึงใบที่หยาบและมีรอยย่นบนพืชที่ติดเชื้อ
บริษัทเอกชนบางแห่ง เช่น Bayer, BASF, Syngenta และ Enza Zaden กำลังทำงานเพื่อขยายพันธุ์การดื้อยาทางพันธุกรรม ในช่วงสองเดือนสุดท้ายของปี 2020 บริษัทเหล่านี้ทั้งหมดได้ประกาศความคืบหน้าในการพัฒนาพันธุ์มะเขือเทศที่มีความต้านทาน ToBRFV ในระดับที่มีนัยสำคัญ
Enza Zaden ได้กำหนดการป้องกันไว้สองระดับ: ความต้านทานสูง (HR) และความต้านทานระดับกลาง (IR) บริษัทอธิบายพันธุ์พืชที่จำกัดการเจริญเติบโตและการพัฒนาของ ToBRFV ภายใต้แรงกดดันจากเชื้อโรคปกติเป็น HR สูง พืชเหล่านี้อาจแสดงอาการหรือความเสียหายบางอย่างภายใต้แรงกดดันจากเชื้อโรคที่รุนแรง พันธุ์ IR จะแสดงความเสียหายน้อยกว่าพืชที่อ่อนแอเมื่อปลูกในสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกัน
Syngenta Vegetable Seeds ประกาศว่าได้เปิดตัวพันธุ์ต้านทาน ToBRFV เชิงพาณิชย์ตัวแรกที่จะวางจำหน่ายในต้นปี 2564 โดยพันธุ์ใหม่จะวางจำหน่ายในพื้นที่ที่ผู้ปลูกต้องเผชิญกับแรงกดดันจากโรคร้ายแรงจากไวรัส และจะสนับสนุนการสูญเสียพืชผล
Credit : chamateconxeito.com gaithersburgbusinesslist.com howcashforgold.net educationmattersproject.org wannapartyup.com corneliasmith.net trastosdeguerra.com flashict.net odergas.net longranger50.com
