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ARS News Service
Agricultural Research Service, USDA
April 18, 2001
Jan Suszkiw, (301) 504-1630, jsuszkiw@ars.usda.gov
Equipped with computer imaging, DNA slides and a robotic arm, Agricultural
Research Service scientists are closing in on soybean genes that could
improve the legume's resistance to soybean cyst nematodes (SCN).
ARS plant physiologist Benjamin Matthews credits the "microarray"
technology
with granting his lab a first-ever look at thousands of soybean genes
working in concert to mobilize the plant's defenses against SCN attacks.
One
interest, for example, is tying gene activity to a biochemical process--the
phenylopropanoid pathway--that produces lignin, a substance that some
resistant soybeans may use to cordon off SCN feeding sites, called
syncytia.
Currently, few commercially grown soybean cultivars resist all 14 known SCN
races, which cause $1 billion in annual losses. Eventually, plant breeders
may be able to use genes identified from microarray studies to develop new
cultivars that have broader resistance to these races, according to
Matthews, at ARS's Soybean Genomics and Improvement Laboratory, Beltsville,
Maryland.
There, his team is using the microarray to screen 1200 genes from six
different soybeans for activity against SCN. In the lab, a robotic arm
prints soybean DNA as tiny spots on a glass slide. Each spot is a DNA
fragment harboring one gene.
Next, the slides are bathed with fluorescent probes made of complementary
material called messenger RNA (mRNA). The mRNA comes from the roots of
plants attacked by nematodes, and from nematode-free plants.
Applied to the slides, the mRNA probes bind only to matching genes,
illuminating them when exposed to laser light. Computer software calculates
the degree to which these genes fluoresce so that scientists can see
differences among all 1,200 genes in both nematode-free and
nematode-challenged plants.
A medical research speaker at a San Francisco meeting two years ago
inspired
Matthews to adapt the microarray to his soybean studies, some of which the
United Soybean Board now funds.
ARS is the U.S. Department of Agriculture's principal scientific research
agency.
Scientific contact: Benjamin Matthews, ARS Soybean and Alfalfa Research
Lab,
Beltsville, Md., phone (301) 504-5730, fax (301) 504-5728, matthewb@ba.ars.usda.gov.
La investigación de
alta tecnología ayuda a la soya
Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en ingles)
18 de abril 2001
Jan Suszkiw, (301) 504-1630, jsuszkiw@ars.usda.gov
Los científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) están cerca de
identificar los genes de la semilla de soya que podrán mejorar la
resistencia a los nematodos "soybean cyst nematodes (SCN)."
El patólogo de planta Benjamin Matthews le da crédito a la tecnología
"microarray" por darles la primera vista de miles de genes de la semilla de
soya trabajando juntos para movilizar las defensas de la planta contra los
ataques del SCN. Un interés, por ejemplo, es la conexión entre la
actividad de los genes y el proceso bioquímico, llamado "phenylopropanoid pathway,"
el
cual produce la sustancia llamada lignina que algunas semillas de soya
resistentes usan para combatir el SCN.
Actualmente, pocos tipos de soya comercialmente criados resisten todas las
14 razas de SCN, las cuales causan $1 billón en pérdidas anualmente.
Eventualmente, los criadores de plantas podrán usar los genes identificados
por los estudios con "microarray" para desarrollar nuevos tipos que tienen
más resistencia a estas razas, según Matthews, en el laboratorio de la
Genoma y Mejoramiento de la Semilla de Soya en Beltsville, Maryland.
Allí, el grupo está usando la tecnología de "microarray" para identificar
1,200 genes de seis diferentes semillas de soya para su resistencia al SCN.
En el laboratorio, un dispositivo automático imprime una parte del DNA de
una semilla de soya en una platina de vidrio. Cada imprime contiene un
fragmento del DNA con solamente un gene.
Entonces, las platinas se bañan con sustancias fluorescentes que contienen
material genético llamado "messenger RNA," o mRNA. Este material viene de
las raíces de las plantas atacadas por los nematodos, y de las plantas sin
nematodos.
Cuando el mRNA fluorescente está aplicado a las platinas, se adjunta
solamente a los genes de soya que son iguales, iluminandolos cuando son
expuestos a la luz fluorescente. Un programa de computadora mide el nivel
de la iluminación para que los científicos puedan ver las diferencias entre
todos los 1,200 genes en ambos plantas con nematodos y sin nematodos.
Un orador médico en una reunión en San Francisco de hace dos años inspiró a
Matthews a adaptar esta tecnología para sus estudios de la semilla de soya.
ARS es la agencia principal de investigación científica del Departamento de
Agricultura de Estados Unidos.
Contacto científico: Benjamin Matthews, ARS Soybean and Alfalfa Research
Lab, Beltsville, Md., teléfono (301) 504-5730, fax (301) 504-5728,
matthewb@ba.ars.usda.gov.
USDA news release
N3465 |
