کشف مکانیسم ژنتیکی افزایش عملکرد غلات

منتشر شده در جمعه, 16 اسفند 1398 17:14

حل چالش تغذیه و بیوانرژی در جهان نیازمند تلفیق رویکردهای متعدد و مهارت‌های متنوع است.

کشتیم تحقیقاتی دکتر Eveland در مرکز Danforth یک مکانیسم ژنتیکی را در Setaria viridis (سیستم مدل در حال ظهور برای گیاهان علفی که به غلات مهم اقتصادی مانند ذرت، سورگوم، نیشکر و چغندرقند خیلی نزدیک است) شناسایی کرده‌اند که ویژگی‌های نموی مرتبط با تولید دانه را کنترل می‌کند. این تیم به طور خاص بررسی می‌کند که چگونه اندام‌های گیاهی از سلول‌های بنیادی شکل گرفته است و چگونه تغییر در شبکه‌های پایه تنظیم ژن می‌تواند شکل گیاه را تنظیم کند. آنها روش‌های محاسباتی و تجربی را تلفیق می‌کنند تا کشف کنند که چگونه اختلال در این شبکه‌های ژنی با هدف بهبود عملکرد دانه در غلات، می‌تواند مورفولوژی را در گیاهان علفی تغییر دهد.

به گفته Thomas Brutnell مدیر مؤسسه سرمایه‌گذاری برای سوخت‌های تجدیدپذیر، مرکز Danforth: "این کار نشان می‌دهد که چگونه Setaria viridis می‌تواند ابزار قدرتمندی باشد برای کسب بینش اساسی در مورد مکانیزم‌هایی که تولید دانه در گیاهان علفی مانند ذرت، سورگوم، گندم و جو را کنترل می‌کند.“

یافته‌های تحقیقاتی آزمایشگاه دکتر Eveland در مرکز Danforth  با عنوان ”براسینواستروئیدها سرنوشت مریستم و تمایز مورفولوژی منحصر به فرد گل‌آذین در Setaria viridis را تنظیم می‌کنند“ اخیرا در مجله Cell Plant منتشر شده است. پژوهشگران در این مطالعه، یک لوکوس ژنتیکی به نام Bsl1 را در ژنوم S. viridis نقشه‌یابی کردند که آنزیم محدود کننده سرعت را در بیوسنتز BR رمزگذاری می‌کند و رشد شاخه‌های نازا موسوم به بریستل (Bristle) را که بر روی گل‌آذین حامل دانه در برخی از گونه‌های علفی تولید می‌شود، کنترل می‌کند. تحقیقات آنها نشان داد که این بریستل‌های نازا در ابتدا برای تبدیل به سنبلچه (spikelet)، ساختارهای ویژه گیاهان علفی که گل‌ها و دانه‌ها را ایجاد می‌کنند، برنامه‌ریزی شده بودند. این پژوهش نشان داد که سرنوشت تبدیل یک سنبلچه به یک بریستل در اوایل نمو گل‌آذین تعیین می‌شود و توسط طبقه‌ای از هورمون‌های گیاهی به نام براسینواستروئید‌ها (BRs) تنظیم می‌شود که گستره‌ای از فرآیندهای فیزیولوژیکی در رشد، نمو و ایمنی گیاه را تنظیم می‌کنند. اختلال موضعی در سنتز BR علاوه بر تبدیل یک ساختار نازا به یک ساختار حامل دانه، می‌تواند منجر به تولید دو گل در هر سنبلچه به نسبت معمول یک گل در این ساختار شود. بنابراين چنین فنوتيپ‌هاي وابسته به BR دو راه بالقوه براي افزايش توليد دانه در گندمیان را ارائه می‌دهند.

ترجمه و تلخیص: سارا هجری

به سفارش مرکز جامع اطلاع رسانی زیست فناوری کشاورزی

کارگروه کشاورزی ستاد توسعه زیست فناوری

منبع