Genom saranče pouštního

14. 01. 2024 Doc. Dr. Ing. Jaroslav Salava; Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně Škůdci Zobrazeno 457x

První vysoce detailní genom saranče pouštního (Schistocerca gregaria), nejničivějšího stěhovavého hmyzu na světě, vytvořili vědci Agricultural Research Service Ministerstva zemědělství USA (ARS, USDA). Genom je obrovský, má téměř 9 miliard párů bází (Gbp), což je téměř trojnásobek velikosti lidského genomu.

Vědci se obávali, že vypořádat se s obrovským a asi velmi složitým genomem pouštních sarančí bude velmi dlouhá a obtížná práce. Od odběru vzorků ke konečnému sestavenému genomu se však dostali za méně než 5 měsíců. Pouštní saranče má jeden z největších hmyzích genomů, jaký byl kdy zkompletován, a vše bylo vytvořeno z jediné saranče.

Velikost chromozomů saranče pouštního je výjimečná, když je porovnáme s modelem octomilky obecné (ovocné mušky; Drosophila melanogaster), prvním hmyzím genomem, který byl sestaven. Řada chromozomů saranče pouštního je větších než celý genom ovocné mušky.

U saranče pouštního měli vědci co do činění s mnohem větším genomem v mnohem menším počtu dílů, asi 8,8 Gbp v pouhých 12 chromozómech. Vedle octomilky je to jako osmnáctikolka vedle malého auta. Bylo to jako mnohonásobně sekvenovat typický hmyzí genom. S dnešními pokroky v technologiích sekvenování DNA je však nyní možné vytvářet mimořádně přesné genomy hmyzu, které by dříve byly nedostupné.

Kalamity pouštních sarančí jsou cyklické a jsou zaznamenávány od dob faraonů ve starověkém Egyptě, již od roku 3 200 př. n. l. V posledních desetiletích se roje sarančí vyskytovaly v letech 1967–69, 1986–89 a nejvíce v letech 2020–22. Jejich roje způsobují pohromy ve východní Africe, na Středním východě a v jihozápadní Asii, což ohrožuje potravinovou bezpečnost v mnoha zemích.

Škody způsobené sarančemi mohou být obrovské. Malý roj dokáže za den sežrat tolik potravy, kolik by nasytilo 35 000 lidí. Roj historicky významných rozměrů pokrývající oblast New Yorku sežere, podle organizace OSN pro výživu a zemědělství FAO, za jeden den stejné množství jako populace New Yorku, Pensylvánie a New Jersey dohromady.

Regulace saranče pouštního je v současnosti založena na lokalizaci rojů a jejich postřiku širokospektrálními insekticidy. Avšak tato genomická práce by mohla snížit závislost na těchto pesticidech. Znát vysoce kvalitní genom je velkým krokem k nalezení cílené ochrany. Poskytne také cenné informace o příbuzných saranče pouštního, kteří jsou hlavními škůdci v Americe, jako je mormonský cvrček (Anabrus simplex), další rojící se druh, který může ovlivnit potravinovou bezpečnost v USA.

Tato práce byla součástí programu ARS Ag100Pest Initiative pro vývoj vysoce kvalitních genomů pro 100 zemědělsky nejdůležitějších členovců jako báze pro základní a aplikovaný výzkum.

Zdroj: USDA-ARS Releases Genome of the Voracious Desert Locust : USDA ARS