Тодд Майкл, доктор философии

Проблема

Растения выполняют множество необычайных биохимических функций, включая улавливание углекислого газа посредством фотосинтеза, а также извлечение и концентрацию необходимых элементов, таких как азот. В основе этих биохимических способностей лежат самые разнообразные генетические коды (геномы) на планете. Растения обладают чрезвычайно сложными геномами, которые являются результатом смешивания, реорганизации и реструктуризации для адаптации к разнообразным и изменяющимся условиям окружающей среды. Например, сложный геном мягкой пшеницы в шесть раз превышает размер генома человека из-за слияния геномов трех родственных пшениц с течением времени. Ученым лишь недавно удалось прочитать (секвенировать) эти сложные геномы, что открывает дверь к пониманию генетической основы биохимии и адаптации растений. Эта информация поможет исследователям разрабатывать растения, способные выживать в суровых условиях и производить больше пищи, волокон и топлива для растущей популяции.

Подход

Тодд Майкл использует технологию секвенирования и вычислительную биологию, чтобы выяснить, как геномные различия позволяют растениям лучше реагировать на окружающую среду и использовать ее. Команда Майкла разрабатывает мультигеномную структуру, чтобы лучше понять лежащие в основе генетические сети, управляющие тем, как популяции растений взаимодействуют с окружающей средой.

Его лаборатория исследует растения с уникальными физическими формами, стратегиями поглощения углерода и азота и моделями роста, чтобы лучше понять геномы растений. Например, его команда впервые использовала самое быстрорастущее (~ 1 день для размножения) и самое маленькое (1 мм) цветковое растение Spirodela polyrhiza в качестве исследовательской модели для изучения разнообразных функций растения. Группа использует плотоядные и паразитические растения для изучения новых стратегий получения азота. Они также изучают растения, которые осуществляют альтернативный фотосинтез, такой как метаболизм крассуловой кислоты (CAM), чтобы выяснить, как перестраивается геном, чтобы поглощать углекислый газ ночью и сохранять воду в течение дня.

Будучи членом руководящей группы инициативы Salk's Harnessing Plants Initiative, Майкл оказывает поддержку в секвенировании генома для создания Salk Ideal Plants®, которые могли бы накапливать избыточное количество атмосферного углерода глубоко в земле. Его команда исследует генетическую архитектуру, контролирующую определенные признаки, такие как глубокая корневая система, чтобы применить «геномно-информированный» подход к селекции, который поможет растениям накапливать больше углерода и адаптироваться к экстремальным погодным условиям и другим факторам окружающей среды.