Atlas genynnol arloesol newydd yn agor llwybr at geirch iachach all wrthsefyll newid hinsawdd

Dr Catherine Howarth a Dr Tim Langdon o raglan ymchwil bridio ceirch yn Athrofa y Gwyddorau Biolegol, Amgylcheddol a Gwledig (IBERS) ym Mhrifsygol Aberystwyth.

Mae gwyddonwyr planhigion blaenllaw o bob cwr o’r byd wedi dod at ei gilydd i gofnodi amrywiaeth ceirch a’u perthnasau gwyllt, gan greu proffil llawn o gyfansoddiad cromosaidd 33 o'r mathau mwyaf cyffredin a mapio dros naw mil arall mewn manylder digynsail.

Bydd eu canfyddiadau arloesol, a gyhoeddir heddiw yng nghylchgrawn Nature, yn helpu bridwyr planhigion i ddatblygu mathau gwell o geirch a mireinio ymhellach fuddion y cnwd hwn sy’n uchel mewn ffibr, yn ddi-glwten ac sydd wedi'i brofi i ostwng lefelau colesterol.

Mae consortiwm rhyngwladol PanOat, sy’n cynnwys athrofa ymchwil IBERS ym Mhrifysgol Aberystwyth, hefyd wedi edrych ar sut mae gennynau yn mynegi eu hunain wrth ddatblygu oddi mewn i gefndiroedd geneteg gwahanol, gan ryddhau’r pan-trawsgriftom cyntaf ar gyfer ceirch, sy’n gam pwysig ymlaen o ran gwneud defnydd ymarferol o’r genom ceirch.

Datgloi genom cymhleth ceirch

Mae ceirch wedi bod yn rhan o ddeiet pobl ac anifeiliaid ers miloedd o flynyddoedd, ond mae eu genom cymhleth wedi bod yn anodd ei astudio tan nawr, fel yr eglura Dr Tim Langdon, o raglen fridio ceirch Athrofa y Gwyddorau Biolegol, Amgylcheddol a Gwledig (IBERS) yn Aberystwyth:

“Mae gan geirch dri genom, pob un yn fwy na’r genom dynol, ac fe gafodd y genomau hyn eu cyfuno am y tro cyntaf mewn planhigion gwyllt filiynau o flynyddoedd yn ôl. Ers hynny, mae ceirch gwyllt wedi bod yn diosg genynnau ac yn ail-drefnu cromosomau wrth addasu i amgylcheddau gwahanol.

“Nod technegau bridio modern yw ceisio cyfuno’r nodweddion gorau o’r llinachau hyn, ond gall yr ymdrechion hyn gael eu llesteurio gan ddiffyg dealltwriaeth ynghylch y gwahaniaethau rhwng genomau a sut gall aildrefnu cromosomau arwain at anghydnawsedd a methiant croesrywiau.

“Nawr, mae consortiwm PanOat wedi creu’r pangenom mwyaf manwl erioed — yn y bôn, atlas genynnol neu lyfrgell o’r holl amrywiadau genetig mae rhywun yn debygol o’u gweld mewn rhaglen fridio. Bydd hyn yn ehangu’n sylweddol yr adnoddau genomig sydd ar gael i ymchwilwyr ac yn cael effaith ar unwaith ar y gwaith o fridio planhigion gyda chymorth genomau, gan gyflymu datblygiad mathau hyd yn oed gwell o geirch a dod â buddion i ddefnyddwyr, ffermwyr a melinwyr yn ogystal â’r amgylchedd ehangach.

“Mae deall sut mae cyfuno llinachau gwahanol yn arbennig o bwysig yn y DU sy’n anarferol oherwydd ei bod yn tyfu ceirch gaeaf. Rhaid bod trosglwyddo’r nodweddion cywir o geirch y gwanwyn neu geirch gwyllt yn mynd law yn llaw â gwella sut mae’n addasu i newidiadau yn nhywydd y gaeaf.”

Cafodd ymchwil IBERS ar brosiect PanOat ei ariannu gan Gyngor Ymchwil Biodechnoleg a Gwyddorau Biolegol UKRI (BBSRC), ac roedd yn cynnwys cyfrannu tri genom cyfan ar gyfer ceirch. Caiff y consortiwm ei gydlynu gan Athrofa Geneteg Planhigion ac Ymchwil Cnydau Leibniz (IPK) yn yr Almaen.

Llywio strategaeth bridio ceirch

Mewn astudiaeth ategol dan arweiniad Amaeth a Bwyd-Amaeth Canada (AAFC) â mewnbwn sylweddol o IBERS gyda chyllid o’r BBSRC, aed ati i ddadansoddi amrywiad genetig cerich yn fanwl, gan graffu ar dros 9,000 o wahanol fathau o geirch gwyllt a cheirch o bedwar ban byd.

Nod yr astudiaeth oedd nodi gwahanol boblogaethau genetig a sut mae eu strwythur wedi addasu i amgylcheddau lleol. Dadlenwyd fod ceirch a dyfir gan bobl yn deillio o aml-dofi rhywogaethau gwyllt, a bod rhwystrau atgenhedlu yn cael eu hachosi gan strwythur cromosomau gwahaniaethol rhwng poblogaethau. Cyhoeddir y canfyddiadau hyn yn llawn heddiw yng nghyfnodolyn Nature Communications.

Bu Dr Catherine Howarth, sy’n arwain y rhaglen ymchwil bridio ceirch yn IBERS, yn canolbwyntio ar ddadansoddi strwythur ceirch gaeaf ar gyfer y prosiect, gan ddefnyddio adnoddau’r banc hadau helaeth yng Ngogerddan, Aberystwyth, sy’n storio amrywiaethau o bob rhan o’r byd – rhai’n dyddio’n ôl fwy na chanrif.

“Un o gryfderau’r prosiect hwn oedd cyfuno gwybodaeth ac arbenigedd o bob cwr o’r byd. Ni fyddai gan yr un sefydliad ymchwil y capasiti i gyflawni gwaith ar y raddfa yma ar ei ben ei hun, ond gyda’n gilydd rydyn ni wedi llwyddo i fapio atlas genetig hynod fanwl ar gyfer ceirch.

“Ein gobaith yw y bydd y canfyddiadau hyn a’r adnoddau genomig yn llywio strategaethau bridio wedi’u targedu i ddatblygu mathau o geirch sy’n gallu gwrthsefyll newid hinsawdd, gan wella sefydlogrwydd y cynaeafu a’r buddion iechyd o dan amodau amgylcheddol newidiol.”

Dywedodd yr Athro Anne Ferguson-Smith, Cadeirydd Gweithredol y BBSRC:

“Mae’r cydweithrediad rhyngwladol nodedig hwn yn enghraifft bwerus o sut y gall biowyddorau arloesol helpu i fynd i’r afael â rhai o’r heriau mwyaf sy’n ein hwynebu, o wella gwydnwch ein systemau bwyd mewn hinsawdd sy’n newid i gefnogi dietau iachach i bobl ledled y byd. Drwy ddatgloi cymhlethdod genom ceirch, mae ymchwilwyr yn agor llwybrau newydd ar gyfer arloesedd cnydau a fydd yn gwella bywydau a bywoliaeth ffermwyr, defnyddwyr a’r amgylchedd.”

Caiff canfyddiadau’r ddwy astudiaeth eu cyhoeddi’n llawn heddiw yn Naturea Nature Communications.

Rhannu