p As plantas espalham suas sementes pela paisagem para colonizar novas áreas, mas é difícil e caro para os biólogos rastrear seus movimentos. Agora, pesquisadores da Portland State University desenvolveram uma nova técnica para sequenciar o DNA do cloroplasto de centenas de plantas de uma só vez, para aprender mais sobre como as populações de plantas se movem. p A capacidade de estabelecer novas populações é vital para espécies de plantas que buscam expandir seu alcance. Por muitas décadas, biólogos estudaram o processo de dispersão de sementes, mas os estudos genéticos de populações de plantas sempre foram prejudicados pela dificuldade de distinguir se as diferenças genéticas eram o resultado do movimento do pólen (genes masculinos) ou das próprias sementes (contendo o DNA de ambos os pais). Para enfrentar este desafio, os pesquisadores podem sequenciar o DNA dos cloroplastos, as estruturas verdes nas células vegetais que realizam a fotossíntese. O desenvolvimento de uma nova ferramenta, CallHap, publicado em Aplicações em Ciências Vegetais , tornou mais barato e fácil sequenciar os genomas do cloroplasto de um grande número de plantas e rastrear com precisão a dispersão de sementes nas paisagens.

p Como os cloroplastos normalmente são herdados apenas da planta fêmea, sua variabilidade genética pode ser usada para rastrear a dispersão de sementes sem interferência do pólen. Os cloroplastos evoluem lentamente, portanto, os pesquisadores usam o sequenciamento de última geração para procurar diferenças sutis em seus genomas para determinar como duas plantas de diferentes populações podem estar relacionadas. Para reduzir os custos desses estudos, O professor Mitchell Cruzan e seus colegas Dr. Brendan Kohrn e Jessica Persinger desenvolveram o CallHap, que pode ser usado para sequenciar simultaneamente muitas plantas e separar os dados posteriormente.

p Para usar CallHap, os pesquisadores devem primeiro obter uma sequência do genoma de referência para suas espécies-alvo, ou de trabalhos publicados anteriormente ou por sequenciamento do DNA de uma única planta. Próximo, eles devem sequenciar os cloroplastos de algumas plantas individualmente e alinhá-los ao genoma de referência para criar o banco de dados básico usado pelo programa. CallHap pode então ser usado para sequenciar centenas de indivíduos de uma vez, diz Cruzan:"Estávamos motivados a desenvolver este método para fornecer dados de sequência de genomas de cloroplasto inteiros para um grande número de plantas, para gerar os grandes tamanhos de amostra necessários para estimativas robustas de dispersão de sementes. "

p Cruzan e sua equipe testaram CallHap em redes genéticas artificiais antes de usá-lo para investigar a taxa de dispersão de sementes de uma margarida, Goldfields da Califórnia ( Lasthenia californica ), crescendo no sul do Oregon, EUA. "Ficamos muito satisfeitos com a baixa taxa de erro que detectamos, "entusiasmou Cruzan, que já testou o programa em quatro outras espécies. Seus resultados sugeriram que os cloroplastos de até 200 plantas poderiam ser sequenciados juntos e separados com precisão por CallHap, reduzindo significativamente os custos desses estudos de genética populacional.

p CallHap já deu alguns insights interessantes sobre a dispersão de sementes. Cruzan elabora, "No L. californica estude, encontramos fortes diferenças nos genomas do cloroplasto de populações separadas apenas por algumas dezenas de metros, sugerindo uma distância de dispersão de sementes surpreendentemente curta para esta espécie. "Desde então, eles coletaram dados de sequência de cloroplasto de seis espécies de plantas diferentes que espalham suas sementes de várias maneiras, e usará o CallHap para investigar como seus métodos de dispersão de sementes podem funcionar em resposta às mudanças climáticas.

p Além de fornecer informações sobre a dispersão de sementes, o pipeline CallHap pode ser usado para estimar as relações de outros tipos de genomas herdados de um único pai, incluindo mitocôndrias, bem como para investigar a propagação de bactérias e vírus.