Cytuno ar gôd bar DNA planhigiol

Mae tîm rhyngwladol o wyddonwyr, gan gynnwys ymchwilwyr ym Mhrifysgol Aberystwyth, wedi cwblhau ymdrech pedair-blynedd i gytuno ar ‘gôd bar DNA planhigol' safonol a fydd yn gosod y sylfaen ar gyfer defnydd helaeth technolegau DNA i adnabod planhigion.

Mae'r Athro Mike Wilkinson a Dr Caroline Ford o Sefydliad y Gwyddorau Biolegol, Amgylcheddol a Gwledig (IBERS), Prifysgol Aberystwyth, yn rhan o dîm o 52 gwyddonydd o 10 gwlad a gydweithiodd ar y dasg.

Mae bar-codio DNA, sef defnydd rhanbarth byr safonedig o DNA ar gyfer adnabod rhywogaethau, wedi’i ddefnyddio’n llwyddiannus i wahaniaethu rhwng rhywogaethau o anifeiliaid ers 2003. Mae llyfrgell codau bar o tua 60,000 rhywogaeth o anifeiliaid wedi’i chasglu yn barod, a honno’n seiliedig ar y rhanbarth safonol a ddewiswyd yn 2003. Ond mae bar-codio botanegol wedi cynnig mwy o her. Er bod strategaethau niferus wedi’u hawgrymu, mae dod o hyd i’r darn cywir o DNA planhigol wedi bod yn anodd. Hyd yn hyn, ni fu consensws ymhlith grwpiau ymchwil o ran pa ranbarth DNA, neu, yn wir, faint o ranbarthau, y dylid eu defnyddio.

Am y tro cyntaf, mae’r botanegwyr sy’n gweithio ar asesu rhanbarthau bar-codio planhigol wedi cyfuno eu data er mwyn cytuno ar ddull safonedig. Roedd hyn yn golygu cymharu perfformiad y saith prif ranbarth bar-codio DNA dichonol gan ddefnyddio set gyffredin o samplau. Fel canlyniad i’r ymchwil hwn, mae dau ddarn byr o DNA wedi’u dewis i ffurfio’r côd bar planhigol (sef rhannau o’r genynnau rbcL a matK).

Bydd y dechneg yn gweithio ar feintiau bach iawn o ddeunydd ac fe ellir ei defnyddio ar ddarnau o ddeunydd planhigol, ar eginblanhigion bach, ac mewn rhai achosion ar samplau sydd wedi’u treulio neu eu prosesu. Mae’r cymwysiadau’n cynnwys adnabod masnach anghyfreithlon mewn rhywogaethau sydd mewn perygl, ac adnabod organeddau mewnlifol, rhywogaethau gwenwynig a deunydd darniog mewn archwiliadau fforensig. Ond fe all mai’r prif gymhwysiad fydd asesu amrywiaeth rhywogaethau ym mannau poeth bioamrywiaeth y byd lle mae prinder medrau arbenigol yn rhwystro ymdrechion cadwraethol.

Esboniodd Dr Peter Hollingsworth, Pennaeth Geneteg a Chadwraeth Gardd Fotaneg Frenhinol Caeredin, ac yntau wedi cadeirio’r grŵp: “Mae adnabyddiaeth yn bwysig – hon yw’r ddolen gyswllt rhwng planhigyn penodol a’r holl wybodaeth sydd wedi’i chasglu ar gyfer y rhywogaeth honno. Ni ellir gwybod a yw planhigyn yn gyffredin neu’n brin, yn wenwynig neu’n fwytadwy, yn cael ei fasnachu’n gyfreithlon neu’n anghyfreithlon, a.y.b., oni ellir ei adnabod. Mae blaenoriaethu cadwraethol, yn arbennig, yn gallu cael ei rwystro gan ddiffyg gwybodaeth ynghylch pa rywogaethau sy’n tyfu mewn lleoliadau gwahanol. Ond fe all adnabod planhigion fod yn anodd: mae nifer fawr o rywogaethau ac mae rhai’n ymddangos yn debyg iawn i’w gilydd. Mae deunyddiau ifanc neu ddarniog, neu rai heb flodau, yn ddiarhebol o anodd i’w hadnabod.”

Mae bar-codio DNA yn un ymateb i’r broblem – egwyddor y dull yw adnabod darn o DNA sy’n addas ar gyfer gwahaniaethu rhwng y rhan fwyaf o rywogaethau a defnyddio hwn i adeiladu cronfa ddata enfawr a hygyrch i ddarparu system hollgyffredinol ar gyfer adnabod bioamrywiaeth y byd.

Dywedodd Dr David Schindel, Ysgrifennydd-Weithredwr y ‘Consortium for the Barcode of Life (CBOL)’, sydd â’i ganolfan yn Washington DC ac a gychwynnodd y grŵp gwaith planhigion: “Mae dewis rhanbarthau côd bar safonol wedi bod yn broses araf ac anodd oherwydd natur gymhleth geneteg planhigion. Mae Dr Hollingsworth a’r Grŵp Gwaith Planhigion i’w llongyfarch am eu triniaeth ofalus a chydweithrediadol o’u tasg anodd. Bydd y cytundeb ar ranbarth côd bar penodol yn galluogi bar-codio planhigol i gyflymu’n sylweddol. Mae ymchwilwyr ledled y byd, ynghyd ag amrywiol grwpiau eraill y mae adnabod planhigion yn bwysig iddynt, yn awyddus i ddechrau arni.”

Ar ôl chwarae rhan yn y gwaith a arweiniodd at y ‘côd bar DNA planhigol’ safonol, mae’r Athro Wilkinson a Dr Ford yn awr yn canolbwyntio ar gymwysiadau posibl. Byddant yn edrych ar waith pwysig peillwyr drwy astudio pa wenyn sy’n ymweld â pha rywogaethau gwahanol o blanhigion, ac hefyd ar ddatblygiad gwahanol gnydau drwy archwilio DNA o hen gnydau o safleoedd archeolegol.   

Maent hefyd yn cynllunio i astudio’r posibilrwydd o nodweddu y gymysgedd o rywogaethau mewn paill yn yr awyr. Gall hyn daflu goleuni newydd ar y modd y mae paill o rywogaethau sydd yn cael eu peillio gan y gwynt ac sydd yn anodd i’w hadnabod, er enghraifft gwahanol borfeydd, yn gallu gwasgaru eu genynnau yn eang ar draws y tir. Yn y tymor hir, gall y gallu i adnabod paill o wahanol blanhigion ac sydd yn cael ei gario yn yr awyr fod o ddiddordeb i gwmnïau cyffuriau sydd yn dymuno datblygu triniaethau mwy effeithiol ar gyfer asma a chlefyd y gwair.   

Cefndir bar-codio planhigol
•        Mae gwyddonwyr yn amcangyfrif bod tua 400,000 rhywogaeth o blanhigion tir.

•        Mae’r cytundeb ar ddull safonol o far-codio planhigol yn galluogi’r gymuned fioamrywiaeth blanhigol fyd-eang i ddechrau’r broses o adeiladu adnodd cyfrannol ar gyfer adnabyddiaeth planhigion.

•        Bydd y fethodoleg yn cael ei defnyddio ar unwaith mewn prosiectau byd-eang megis Tree-BOL, sy’n bwriadu adeiladu’r gronfa ddata codau bar DNA ar gyfer y 100,000 o rywogaethau coed sydd yn y byd, a llawer o’r rheini o bwys economaidd a chadwraethol.
Manylion am y côd bar planhigol.

•        Cafodd y saith rhanbarth côd bar dichonol eu hasesu yn erbyn tri maen prawf: (1) Hawster cael dilyniannau DNA, (2) Ansawdd y dilyniannau DNA, (3) Gallu i wahaniaethu rhwng rhywogaethau.

•        Mae’r côd bar planhigol a ddewiswyd yn cynnwys rhannau o ddau enyn (rbcL a matK) o’r genom plastid.

•        Mae plastidau yn ffurfiannau sydd i’w cael yn y rhan fwyaf o gelloedd planhigol ac, ymysg pethau eraill, maent yn chwarae rhan yn y broses o ffotosynthesis.

Heriau’r dyfodol
•        Yn achos grwpiau o rywogaethau sydd wedi esblygu’n ddiweddar a/neu yn croesi, fe all na fydd y dull yn caniatáu i’r holl samplau gael eu hadnabod yn benodol. Serch hynny, hyd yn oed yn yr achosion hyn fe fydd y côd bar yn cyfyngu’n aruthrol ar amrediad y posibiliadau gan adael grŵp bach o rywogaethau. Diau y bydd datblygiadau technolegol y dyfodol yn cynyddu nifer y rhywogaethau y gellir eu hadnabod yn benodol.

Cyhoeddi
•        Cyhoeddwyd yr astudiaeth Ddydd Llun 27 Gorffennaf 2009 yn ‘Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA’
Tîm gwyddonol

•        Cyhoeddwyd yr ymchwil o dan awduraeth grŵp y CBOL Plant Working Group.

•        Mae’r tîm gwyddonol yn cynnwys 52 ymchwilydd yn gweithio mewn 10 gwlad ac yn cynrychioli’r sefydliadau canlynol: Royal Botanic Garden Edinburgh; National Center for Biotechnology Information; University of Guelph, Guelph; University of Johannesburg; Royal Botanic Gardens Kew; Smithsonian Institution; UBC Botanical Garden & Centre for Plant Research and University of British Columbia; Natural History Museum, London; Korea University; University of Toronto; Universidade Estadual de Feira de Santana; Universidad de Costa Rica; Columbus State University; University of Wisconsin; Universidad de los Andes; South African National Biodiversity Institute; Prifysgol Aberystwyth; University of Cape Town; Hallym University; Seoul National University; Natural History Museum of Denmark and University of Copenhagen; Universidad Nacional Autónoma de México; Imperial College London; New York Botanical Garden.