Madison, Wisconsin, USA
December 3, 2009
A team of scientists from Iowa State University, the University of Florida, the University of Minnesota, and Roche NimbleGen have recently announced their research has uncovered a previously unknown level of diversity, complexity and structural variation in the maize genome as well as between strains of the crop. The results of this ground-breaking study have revealed unprecedented levels of structural variation and can now provide additional data to help determine differential traits and phenotypes across different strains of maize. The findings were uncovered by using high-density Comparative Genomic Hybridization (CGH) microarrays from Roche NimbleGen which provided the high resolution data to precisely map out the genomic structural variation between different types of maize.
“There is a growing appreciation of the importance of genome structure diversity. The flexibility of NimbleGen allowed us to quickly design and implement a whole genome CGH study following the release of a reference maize genome. This microarray based comparison of the structure of two maize lines reveals an extraordinary level of genomic variation within the maize species,” said Nathan Springer, Associate Professor in the Department of Plant Biology at University of Minnesota.
Maize is an economically important crop worldwide and has been an indispensible source of food for humans and animals since it was domesticated nearly 10,000 years ago. Recently, it has also become an integral solution to our growing energy needs as a source of bio-fuel. Our ability to understand this genome, which is nearly as large as a human genome but substantially more complex, is critical to ensuring the stability of this important crop for our food and energy needs.
This study, which utilized the recently completed improved draft sequence of the maize genome, has furthered our understanding of this crop by comparing two strains of maize, the agriculturally important B73 strain (which is present in nearly half of all hybrid corn globally) to Mo17. Researchers discovered significant differences in DNA Copy Number Variation (CNV) and Presence/Absence Variation (PAV) of genomic regions between these strains using NimbleGen CGH arrays with 2.1 million features. Remarkably, the researchers reported at least 180 intact single-copy genes that are present in one strain are absent in the other. These differences may help explain the diversity of traits among strains including resistance to disease, robustness, drought tolerance, etc. Further understanding of the molecular underpinnings of this diversity will help researchers breed better varieties of corn with higher yield potentials, improved stress resistance including for disease and drought conditions, all of which will enhance the ability of this crop to help meet the world’s needs for food, feed, fiber, and fuel.
Noting the future potential that this research will contribute, Brad Barbazuk, Assistant Professor of Biology at the University of Florida stated, “Our study revealed an unprecedented level of genome variation and the presence of many structural variations including differences in copy number and differences in gene content between the maize lines. Our success with the NimbleGen CGH arrays demonstrates their utility for examining genome variation within additional maize lines as well as in other crop systems, which will provide information necessary to improve future crop breeding programs.”
“Based on these exciting findings and the ease with which the data were collected we are looking forward to using NimbleGen CGH arrays to further explore structural diversity among maize lines in an effort to connect it to phenotypic diversity” reports Patrick S. Schnable, Baker Professor of Agronomy and Director of Iowa State University’s Center for Plant Genomics.
The results from this research were published as one of a series of papers which are now available on the open access online journal Public Library of Science (PLoS) Genetics http://www.plosgenetics.org.
For more information about Roche NimbleGen, please visit www.nimblegen.com
Headquartered in Basel, Switzerland, Roche is a leader in research-focused healthcare with combined strengths in pharmaceuticals and diagnostics. Roche is the world’s largest biotech company with truly differentiated medicines in oncology, virology, inflammation, metabolism and CNS. Roche is also the world leader in in-vitro diagnostics, tissue-based cancer diagnostics and a pioneer in diabetes management. Roche’s personalised healthcare strategy aims at providing medicines and diagnostic tools that enable tangible improvements in the health, quality of life and survival of patients. In 2008, Roche had over 80,000 employees worldwide and invested almost 9 billion Swiss francs in R&D. The Group posted sales of 45.6 billion Swiss francs. Genentech, United States, is a wholly owned member of the Roche Group. Roche has a majority stake in Chugai Pharmaceutical, Japan. For more information: www.roche.com.
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Roche NimbleGen kooperiert mit Forscherkonsortium für ein besseres Verständnis des komplexen Maisgenoms
Ein Team von Wissenschaftlern der Iowa State University, der Universität von Florida, der Universität von Minnesota und von Roche NimbleGen (SWX:RO)(SWX:ROG)(Pink Sheets:RHHBY) hat Forschungsergebnisse veröffentlicht, nach denen ein bisher nicht bekanntes Ausmaß an Diversität, Komplexität und struktureller Variabilität im Maisgenom und zwischen verschiedenen Maissorten besteht. Diese Ergebnisse können jetzt dabei helfen, Unterschiede der Eigenschaften und Phänotypen verschiedener Maissorten zu identifizieren. Die hochauflösenden Daten der Studie wurden mit Hilfe der CGH-Microarrays von Roche NimbleGen zur vergleichenden genomischen Hybridisierung (engl. comparative genomic hybridization, CGH) gewonnen und können zur präzisen Kartierung der strukturellen Abweichungen zwischen Genomen verschiedener Maissorten verwendet werden.
„Es wird immer deutlicher, wie wichtig die strukturelle Vielfalt des Genoms ist. Die Flexibilität des NimbleGen-Systems erlaubte es uns, schnell nach Veröffentlichung eines Referenzgenoms von Mais eine CGH-Studie des gesamten Genoms zu entwerfen und durchzuführen. Der Vergleich der Genomstruktur zweier Maissorten auf Grundlage von Microarraydaten hat eine außergewöhnlich hohe genomische Variabilität innerhalb der Spezies Mais gezeigt.“, sagte Nathan Springer, Associate Professor im Department of Plant Biology der Universität von Minnesota.
Mais ist eine weltweit wirtschaftlich wichtige Nutzpflanze. Seit ihrer Domestizierung vor fast 10.000 Jahren hat sie sich zu einer unverzichtbaren Nahrungsquelle für Mensch und Tier entwickelt. Inzwischen ist der Mais als Quelle von Biokraftstoff auch Teil einer nachhaltigen Lösung zur Deckung des global wachsenden Energiebedarfs. Ein klares Verständnis des Maisgenoms, das fast so umfangreich wie das des Menschen, jedoch deutlich komplexer, ist, wird entscheidend für die Sicherung dieser wichtigen Nutzpflanze für den Nahrungsmittel- und Energiebedarf sein.
In der Studie wurden unter Nutzung der vor kurzem vervollständigten verbesserten Version der ersten Maisgenomsequenz zwei Maissorten verglichen, und zwar die landwirtschaftlich wichtige Sorte B73 (die in fast der Hälfte aller weltweit eingesetzten Mais-Hybride vertreten ist) mit der Sorte Mo17. Die Forscher entdeckten mit den NimbleGen-CGH-Arrays deutliche Unterschiede bei der DNA-Kopienzahlvariation (engl. copy number variation, CNV) sowie viele Genombereiche, die nur bei jeweils einer der beiden Sorten vorkamen (presence/absence variations, PAV). Dazu gehören mindestens 180 einzelne, intakte Gene, die nur in einer der beiden Sorten vorhanden sind, berichteten die Forscher. Diese Ergbnisse könnten helfen, die unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Maisorten, wie Krankheitsresistenz, Robustheit, Trockentoleranz usw., zu erklären. Ein genaueres Verständnis der molekularen Grundlagen der Vielfalt wird Wissenschaftlern dabei helfen, bessere Maissorten zu züchten, mit höherem Ertragspotenzial und erhöhter Stressresistenz beispielsweise gegenüber Krankheiten und Trockenheit.
Die Forschungsergebnisse wurden innerhalb einer Artikelreihe der Open-Access-Fachzeitschrift Public Library of Science (PLoS) Genetics veröffentlicht, erhältlich auf http://www.plosgenetics.org.
Weitere Informationen über Roche NimbleGen finden Sie im Internet auf www.nimblegen.com.
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