Nasze publikacje w Nature i Nature Communications

Dr hab. Edyta Paczos-Grzęda, profesor uczelni z Instytutu Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin UPL, wraz z międzynarodowym zespołem z 17 jednostek naukowych, stworzyła dwa przełomowe artykuły opublikowane w prestiżowych czasopismach Nature i Nature Communications, poświęcone genomice owsa. Badania te otwierają nowe perspektywy dla hodowli, genetyki i zrównoważonego rolnictwa.

Owies jest rośliną o dużym znaczeniu gospodarczym – wykorzystywaną w produkcji żywności, pasz czy kosmetyków. Głównym celem programów hodowlanych jest opracowanie odmian owsa o lepszych parametrach agrotechnicznych, w tym o wysokim plonie i jakości ziarna, odporności na choroby i wyleganie, a także zdolnościach adaptacyjnych do zmieniających się warunków środowiskowych. Znacznie łatwiej jest prowadzić badania genetyczne i osiągać cele hodowlane w diploidalnych gatunkach zbóż, takich jak ryż, jęczmień czy kukurydza. Znacznie trudniej prowadzić je w przypadku roślin poliploidalnych, takich jak pszenica czy właśnie owies. W przypadku owsa, jego skomplikowana struktura genetyczna była do tej pory trudna do zrozumienia, głównie ze względu na wyjątkowo duży genom i jego ogromną złożoność, w tym liczne translokacje. Utrudniało to prowadzenie badań naukowych.

Idea sekwencjonowania wielu genotypów reprezentujących różne gatunki z rodzaju Avena zrodziła się podczas spotkania w Instytucie IPK Leibniza w Gatersleben w Niemczech w 2017 roku, w którym to spotkaniu udział brali: dr Nick Tinker (AAFC, Ottawa, Kanada), dr Tim Langdon (IBERS, Aberystwyth, Wielka Brytania), dr Martin Mascher (IPK Gatersleben, Niemcy) oraz dr hab. Edyta Paczos-Grzęda, profestor uczelni (UP Lublin). Początkowy plan sekwencjonowania egzomu przekształcono wówczas w plan utworzenia pangenomu. Zwolennikiem takiego podejścia był dr Martin Mascher, który uczestniczył wówczas w opracowaniu pangenomu jęczmienia. Stworzono konsorcjum, w skład którego weszło 17 jednostek naukowych z Kanady, Stanów Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii, Niemiec, Polski, Finlandii, Szwecji, Hiszpanii, Szwajcarii i Australii. Wszystkie prace realizowano wykorzystując zasoby poszczególnych jednostek, bez finansowego wsparcia w ramach wspólnego międzynarodowego projektu.

Efektem prac badawczych prowadzonych od 2018 roku oraz licznych dyskusji on-line i spotkań, które miały miejsce m.in. w Monachium czy Aberystwyth, było stworzenie podstaw do napisania dwóch publikacji, które w dniu 29 października 2025 roku ukazały się w Nature oraz Nature Communications. Zespół badawczy pod kierownictwem dr Martina Maschera opracował pangenom owsa w oparciu o sekwencje genomów 33 genotypów oraz pantranskryptom w oparciu o analizę 23 linii. Z kolei zespół kierowany przez dr Nicka Tinkera zbadał pochodzenie heksaploidalnego owsa w oparciu o analizę 9000 genotypów z całego świata.

Polskim wkładem w powstanie artykułów jest zsekwencjonowanie genomu i transkryptomu polskiej odmiany Bingo wyhodowanej w Hodowli Roślin Strzelce. Dodatkowo analiza objęła międzygatunkowe populacje wyprowadzone przez dr hab. Edyta Paczos-Grzędę, prof. uczelni w ramach badań własnych prowadzonych w Instytucie Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin we współpracy z IBERS Aberystwyth. W publikacji z Nature Communications została wykorzystana wiedza pani Profesor na temat zróżnicowania genetycznego i pokrewieństwa gatunków z rodzaju Avena oraz cytogenetyki owsa. W przypadku obu publikacji dr hab. Edyta Paczos-Grzęda, prof. uczelni uczestniczyła w tworzeniu pierwszych wersji manuskryptów oraz w poprawianiu kolejnych wersji artykułów.

Dla środowiska naukowego zajmującego się badaniami w tym gatunku są to wyniki przełomowe. Umożliwiają szczegółową analizę transkryptomów i genomów nie tylko genotypów, które badano w ramach inicjatywy PanOat, ale poprzez analizę porównawczą również każdego innego genotypu owsa, dla którego dostępne są dane genomowe czy transkryptomowe. W przypadku tak skomplikowanego genomu, jak genom heksaploidalnego owsa są to zasoby, które trudno przecenić, dlatego też rady naukowe tak ważnych czasopism,  jak Nature i Nature Communications zdecydowały o opublikowaniu tych osiągnieć na swoich łamach.

Publikacje:

• Avni R. et al. 2025. A pangenome and pantranscriptome of hexaploid oat. Nature doi.org/10.1038/s41586-025-09676-7 https://www.nature.com/articles/s41586-025-09676-7

• Bekele W.A. et al. 2025. Global genomic population structure of wild and cultivated oat reveals signatures of chromosome rearrangements. Nat Commun 16, 9486. doi.org/10.1038/s41467-025-57895-3 https://www.nature.com/articles/s41467-025-57895-3

Informacje o projekcie:

• https://graingenes.org/GG3/PanOat