کاربرد توالی‌سنجی مبتنی بر نانوحفره در گیاه خربزه

یکی از شرکت‌های فعال در حوزه ژنوم، با استفاده از فناوری توالی‌سنجی DNA اقدام به غنی‌سازی ژنوم گیاه خربزه کرده است.

شرکت اکسفورد نانوپور (Oxford Nanopore) یکی از ارائه‌دهندگان رهیافت‌های توالی‌سنجی DNA است که محصولی به نام MinION را چند سال قبل به بازار عرضه کرده است. MinION  یک دستگاه جیبی در اندازه‌های تلفن همراه بوده که با کمک آن می‌توان توالی ژنوم را به سرعت به‌دست آورد. نکته جالب توجه درباره این دستگاه آن است که این ابزار بسیار کوچک بوده به طوری که می‌توان با استفاده از یک کابل USB آن را به لپتاپ متصل کرد.

به تازگی شرکت کیجین (KeyGene) از اولین استفاده موفقیت‌آمیز توالی‌یابی DNA در گیاه خربزه داده است. این شرکت موفق شده تا غنی‌سازی ژنوم را در گیاه خربزه در ۸۰۰ نقطه انجام دهد. این کار به صورت انتخابی انجام شده است.

این دستاورد محققان باعث کاهش هزینه و زمان برای مطالعه مناطق مختلف ژنوم گیاهان می‌شود و می‌توان به بررسی سریع ژنوم مربوط به صفاتی نظیر رنگ میوه، طعم و مقاومت در برابر بیماری پرداخت.

با توالی‌یابی و تجزیه و تحلیل برخی محل‌ها در ساختار ژنوم، وجود اختلاف‌های ژنتیکی را در گیاهان می‌توان توضیح داد و از این نتایج در فرآیند پرورش گیاهان استفاده کرد. با این کار انواع بهبود یافته گیاهان را می‌توان به سرعت وارد بازار کرد.

توالی سازگار به محققان اجازه می‌دهد تا محل مورد نظر روی ژنوم توالی‌یابی شود. زمانی که یک بخش از DNA از نانوحفره عبور می‌کند، این دستگاه یک سری نوکلئوتید را شناسایی می‌کند. کامپیوتر این اطلاعات را با محل مورد نظر محقق چک می‌کند. اگر کامپیوتر اطلاعات مربوط به مناطق بررسی شده را با محل مورد نظر محقق یکسان تلقی کند، مقایسه انجام می‌شود. بعد دوباره به سراغ بخش بعدی DNA می‌رود.

تمام بخش توالی‌‌یابی در مدت کسری از ثانیه انجام می‌شود و مقایسه بخش‌های مختلف به صورت زنده صورت می‌گیرند. این کار با استفاده از ۵۱۲ حفره موجود در این فناوری قابل انجام است تا محل‌های مورد نظر محققان روی ژنوم گیاه بررسی شود.

تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که می‌توان با این روش تحلیل انتخابی ژنوم محل مورد نظر DNA انسان را نیز انجام داد. DNA گیاهان مشکلات خاص خود را دارد برای مثال بخش‌های تکراری روی ژنوم گیاهان زیاد است.

این گروه تحقیقاتی برای این پروژه گیاه خربزه را انتخاب کردند که اطلاعات زیادی درباره آن در دست است. این گروه با استفاده از این راهبرد جدید موفق شد تا غنی‌سازی ژنوم را هشت برابر بهتر انجام دهد.