มะละกอส่วนประกอบของส้มตำ

ผลมะละกอเป็นแหล่งโพแทสเซียม แมกนีเซียม และวิตามิน A และ C ที่อุดมไปด้วย ซึ่งช่วยผลักดันให้ผลผลิตทั่วโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง มะละกอมีถิ่นกำเนิดและปลูกในเม็กซิโกตอนใต้และอเมริกากลาง ปัจจุบันมีการปลูกในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนทั่วโลก มะละกอป่ามีผลเมล็ดเล็กที่มีเนื้อกินได้น้อยมาก ในขณะที่พันธุ์ที่เลี้ยงในบ้านจะมีน้ำหนักมากกว่า 5 ปอนด์ อย่างไรก็ตาม มีปัญหาสำคัญประการหนึ่ง คือ มะละกอมีความไวต่อเชื้อไวรัสใบจุดวงแหวนในมะละกอ ส่งผลให้ต้นแคระแกร็น ไม่เกิดผลแก่ และไม่มีการต่อต้านในรหัสพันธุกรรมของมะละกอ เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยได้พัฒนามะละกอดัดแปรพันธุกรรม SunUp โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงโดยใช้การทิ้งระเบิดของอนุภาค อนุภาคทองคำถูกปกคลุมด้วยยีนโปรตีนเคลือบของไวรัส และยิงเข้าไปในเซลล์ของมะละกอที่ไม่แปลงพันธุ์ "ซันเซ็ท" โดยใช้ปืนยิงยีน ดังนั้น SunUp จึงบรรจุลำดับยีนของไวรัส และได้รับการปกป้องจากการติดเชื้อผ่านการยับยั้งยีน RNA-mediated Ray Ming (GEGC) ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาพืชกล่าวว่า "เราใช้เวลา 8 ปีในการอ่านแต่ละนิวคลีโอไทด์ของ DNA ในการแทรกและการจัดเรียงใหม่ และเราจัดลำดับซ้ำโดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันเพื่อทำความเข้าใจธรรมชาติของการแทรกของยีนเหล่านี้" "การแทรกซ้อนนั้นซับซ้อนมากจนแม้ว่าเราจะจัดลำดับจีโนมในปี 2551 เราก็ไม่รู้ว่าลำดับพันธุกรรมอยู่ที่ใด" ในการศึกษาก่อนหน้านี้ นักวิจัยใช้เทคโนโลยีการหาลำดับดีเอ็นเอของ Sanger ที่อ่าน DNA ช่วงสั้นๆ ได้ตั้งแต่ 500 ถึง 600 เบส ทำให้ยากต่อการวางลำดับพันธุกรรมในร่างจีโนมอย่างแม่นยำ ในการศึกษาปัจจุบัน พวกเขาใช้เทคโนโลยีการหาลำดับเบสจาก Pacific Biosciences และเทคโนโลยี Oxford Nanopore เพื่ออ่าน DNA ที่มีความยาวมาก "นี่เป็นเทคนิคล่าสุดที่มีอยู่และทำให้เราสามารถอ่านคู่ฐานได้มากกว่า 50 ถึง 200,000 คู่ต่อครั้ง" Ming กล่าว กลุ่มค้นพบว่า SunUp มีการแทรกตัวของเบส 1.6 ล้านคู่ ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนดีเอ็นเอ ไม่เพียงแต่จากปืนของยีนเท่านั้น แต่ยังมีลำดับดีเอ็นเอนิวเคลียร์ที่มาจากคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรียด้วย "มีชิ้นส่วน 74 ชิ้นในการแทรก: 42 ชิ้นเป็นชิ้นส่วนของคลอโรพลาสต์นิวเคลียร์ 13 ชิ้นเป็นชิ้นส่วนของไมโตคอนเดรียนิวเคลียร์ 10 ชิ้นมาจากจีโนมของคลอโรพลาสต์ และ 3 ชิ้นมาจากจีโนมของไมโทคอนเดรีย" หมิงกล่าว "การทิ้งระเบิดของอนุภาคทำลาย DNA ที่มีเกลียวสองเส้นและใส่ชิ้นส่วนทั้งหมด 74 ชิ้นในตำแหน่งเดียวในโครโมโซม 5 ของจีโนม" ส้มตำ น่าแปลกที่แม้ว่าจะมีการแทรกเข้าไปจำนวนมาก แต่การดัดแปลงพันธุกรรมไม่ได้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของยีน "เราตรวจสอบทุกลำดับของยีนและไม่มีผลกระทบต่อการทำงานของจีโนม เมื่อเราเปรียบเทียบ SunUp และ Sunset พวกมันมียีนเพียง 20 ยีนที่แสดงออกแตกต่างกัน ซึ่งเกิดจากการจัดเรียงใหม่โดยใช้ transposon ไม่ใช่จากการจัดการทางพันธุกรรมที่ทำโดยการเปลี่ยนแปลงโดยใช้การทิ้งระเบิดของอนุภาค" Ming กล่าว การจัดเรียงใหม่โดยใช้สื่อกลาง Transposon เกิดขึ้นตามธรรมชาติและนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งคาดว่าจะเกิดขึ้นเนื่องจาก SunUp และ Sunset เติบโตและแยกออกจากกันเป็นเวลา 30 ปี นักวิจัยกำลังจะตรวจสอบมะละกอพันธุ์อื่นๆ เพื่อดูว่ามีการจัดเรียงตัวที่คล้ายคลึงกันหรือไม่ "เราคาดว่าจะมีตำแหน่งการแทรกและการจัดเรียงใหม่อีกหลายตำแหน่ง และเราประหลาดใจที่มีเพียงแค่สองตำแหน่ง นอกจากการแทรก 1.6 Mb ที่เกิดจากชิ้นส่วน 74 ชิ้นแล้ว ยังมีการลบ 591 Kb ในโครโมโซม 5 ที่ถูกย้ายไปยังการแทรก 1.6 Mb เรายังไม่เข้าใจว่าเหตุใดจึงมีชิ้นส่วนไมโตคอนเดรียนิวเคลียร์และคลอโรพลาสต์ขนาบข้างชิ้นส่วนดัดแปลงพันธุกรรมทั้งสาม และเหตุใดจึงถูกแทรกทั้งหมดในตำแหน่งเดียวกัน เราจะตรวจสอบสายพันธุกรรมอื่นๆ เพื่อดูว่ามีกลไกการขีดเส้นใต้ที่เหมือนกันหรือไม่" หมิงกล่าว "เนื่องจากมะละกอดัดแปลงพันธุกรรมมีความต้านทานสูงต่อไวรัสโรคใบจุดวงแหวนของมะละกอ และด้วยเหตุนี้จึงช่วยอุตสาหกรรมมะละกอของฮาวายไว้ได้ มะละกอดัดแปรพันธุกรรมจึงได้รับการรับรองจากหลายประเทศที่ปฏิเสธพืชอื่นๆ ดังกล่าว" หมิงกล่าว "งานนี้จะช่วยเสริมข้อความว่าแม้ผ่านไปสามทศวรรษ เรายังสามารถบริโภคมะละกอดัดแปลงพันธุกรรมได้อย่างปลอดภัย และไม่มีผลกระทบด้านลบต่อจีโนมของมะละกอหรือผู้บริโภค" งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากรางวัลโครงการวิจัยจีโนมพืชของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสหรัฐอเมริกา มูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของจีน มูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติของมณฑลฝูเจี้ยน และกองทุนนวัตกรรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของมหาวิทยาลัยการเกษตรและป่าไม้ฝูเจี้ยน