Viisitoista vuotta sitten tutkijat ilmoittivat lopettaneensa ihmisgenomin sekvensoinnin. Monumentaalinen tehtävä vaati vuosikymmenien tutkimusta ja miljardeja dollareita. Sen jälkeen saattaa tuntua siltä, että istuvan kasvin genetiikan kartoittaminen olisi helppoa. Mutta niin ei ollut lainkaan. Osoittautuu, että vanhan hyvän puutarhalajikkeen leipävehnän DNA on sotkuinen, monimutkainen sotku, ja koodin murtaminen näytti olevan mahdoton feat - tähän asti.
Tutkijat ovat viimeinkin sekvensoineet vehnän perimän, läpimurto, joka voi johtaa innovaatioihin, kuten kuivuudenkestäviin ja vitamiinipakattuihin lajikkeisiin, raportoi Ed Yong Atlantilla.
Yong selittää, että vehnän perimä on niin monimutkainen, koska geneettisesti siinä on kolme lajia yhdessä. Joskus noin 500 000 vuotta sitten, kaksi vehnän nurmettuneesta esi-isästä hybridisoitui luonnollisesti, luomalla villistä kiteistä vehnää. Kun varhaiset ihmisen viljelijät kasvattivat kasvin, toinen läheisesti sukua oleva ruoholaji lisäsi myös geenimateriaalia seokseen. Tämä tarkoittaa sitä, että genomissa on kolme paria jokaisesta kromosomista. Se tarkoittaa myös, että verrattuna ihmisen genomiin, jossa on 3 miljardia nukleotidia tai geneettistä kirjainta, vehnällä on 16 miljardia. Ja vain yksi kromosomi, Yong sanoo, on suurempi kuin soijapakon koko genomi. Koko genomissa, joka koostuu 21 kromosomista, on myös hämmentäviä toistuvia elementtejä, jotka muodostavat 85 prosenttia sekvenssistä.
Pyrkimys ymmärtää vehnän DNA: ta oli yhtä suuri kuin genomi itse. Elizabeth Pennisin mukaan Science: llä vehnän murskaamiseen kului 200 tutkijaa 73 instituutiosta 20 maassa (tunnetaan myös nimellä International Wheat Genome Sequencing Consortium) 13 vuoden aikana ja 75 miljoonan dollarin arvosta. Loppujen lopuksi Science-lehdessä julkaistu uusi täysin merkitty referenssigenomi sisältää 107 891 geenin ja 4 miljoonan molekyylimarkkerin tarkan sijainnin leipävehnälajikkeesta, jota kutsutaan Chinese Springiksi.
Konsortioon kuuluva Australian maatalouden Victoria -alueen molekyylibiologi Rudi Appels sanoo, että projektin alkaessa monet uskoivat sekvensoinnin olevan mahdotonta. Mutta aika ja tekniikka tekivät projektista todellisuuden. "Ajattelin, että vehnä ansaitsee olla yhtä hyvin määritelty kuin ihmisen perimä, ja sitten tekniikka todella kehittyi valtavasti", hän kertoo Melissa Daveylle The Guardianissa. "Yhtäkkiä se, mikä oli kerran kirjaimellisesti mahdotonta, näytti saavutettavalta, ja halusin olla siellä ja kaapata uusia tekniikoita niiden läpi."
Vehnän kasvattaminen perinteisillä menetelmillä on tullut tunnetusti vaikeaksi kasvin monimutkaisen genetiikan vuoksi. Uusi vertailugenomi antaa tutkijoille tiekartan kasvien parantamiseksi. Genomin varhaiset luonnokset ovat jo aloittaneet vehnätutkimuksen. "Se, mikä vei meille vuosia aiemmin, vie nyt yhden yön", Jorge Dubcovsky Kalifornian yliopistosta, Davis, kertoo Pennisi. "Se on kuin käveleminen Google-kartalla."
Norwichissa, Iso-Britanniassa sijaitsevan John Innes Centerin tutkijat ovat jo käyttäneet perimää geenien tunnistamiseen raekokoon. CRISPR-geeninmuokkaustekniikkaa käyttämällä he pystyivät tuottamaan vehnää, jonka jyvät olivat 20 prosenttia normaalia suuremmat. Muut joukkueet käyttävät perimää tuottaakseen lajikkeita, joiden ei tarvitse itää talvella maassa itämiseen. Toiset tutkivat geenejä, jotka tekevät vehnästä vähemmän alttiita hyönteisille. Tutkijat tarkastelevat myös geenejä, jotka tuottavat allergiaa aiheuttavia proteiineja toivoessaan jalostaa hypoallergeenista vehnää.
Sekvensointi, vaikka vaikeaa, oli välttämätöntä. Monet viljelijät olivat hankkeen varhaisia tukijoita - ja syystä. Nykyään vehnä muodostaa noin 20 prosenttia kaikista maapallon kuluttamista kaloreista. Jos väestö kasvaa edelleen, viljelijöiden on tuotettava yhä enemmän ihmiskunnan tukemiseksi vuosittain vuoteen 2050 mennessä. Mutta miljoonien hehtaarien muuttaminen viljelysmaaksi on kallista ja sillä olisi valtavia ympäristövaikutuksia. Tämä tarkoittaa, että voittojen on oltava peräisin itse vehnästä parempien lajikkeiden ja kovemman vastustuskyvyn kautta alkuaineille ja hyönteisille.
Nyt genomin loppuminen toivoo, että vehnä näkee joitain muiden viljelykasvien kokeneita innovatiivisia puomia, mukaan lukien maissi, jonka perimä julkaistiin vuonna 2009, ja riisi, joka valmistui vuonna 2005.
