Жүгері алқабында жер астында не болып жатқанын елемеу оңай, бірақ жүгері тамырының архитектурасы құрғақшылыққа төзімділікке, суды пайдалану тиімділігіне және тұрақтылыққа әсер ететін су мен қоректік заттарды алуда маңызды рөл атқара алады. Егер селекционерлер жүгері тамырларының тік бұрышта өсуіне ықпал ете алса, дақыл топырақтағы маңызды ресурстарға тереңірек қол жеткізе алады.
Бұл мақсатқа жетудің алғашқы қадамы гравитропизмге қатысатын гендерді, гравитацияға жауап ретінде тамырдың өсуін үйрену. журналында жарияланған жаңа зерттеуде Ұлттық ғылым академиясының еңбектері, Висконсин университетінің ғалымдары Иллинойс университетінің зерттеушілерімен бірлесе отырып. жүгері мен арабидопсис үлгісіндегі осындай төрт генді анықтаңыз.
Өніп келе жатқан тұқымды бүйіріне қаратқанда, кейбір тамырлар ауырлық күшіне қарай кенет, тік бұрылады, ал басқалары бөлшекті баяу бұрады. Зерттеушілер мыңдаған көшеттердің түбірлік гравитропизміндегі нәзік айырмашылықтарды байқау үшін машиналық көру әдістерін қолданды және бұл деректерді әрбір көшет үшін генетикалық ақпаратпен біріктірді. Нәтиже геномдағы гравитропизм гендерінің ықтимал позицияларын картаға түсірді.
Карта зерттеушілерді геномның оң жақ аймағына - бірнеше жүз гендердің аймақтарына апарды, бірақ олар гравитропизмнің нақты гендерін анықтаудан әлі де алыс болды. Бақытымызға орай, оларда көмектесетін құрал болды.
«Біз бұрын алыс туысқан Арабидопсис өсімдігімен бірдей тәжірибе жасағандықтан, біз екі түрдегі геномның тиісті аймақтарындағы гендерді сәйкестендіре алдық. Кейінгі сынақтар түбірлік гравитропизмді өзгертетін төрт геннің сәйкестігін растады. Жаңа ақпарат гравитацияның түбірлік жүйенің архитектурасын қалай қалыптастыратынын түсінуге көмектеседі», - дейді Висконсин университетінің ботаника кафедрасының профессоры және зерттеудің жетекші авторы Эдгар Спалдинг.
Мэтт Хадсон, Иллинойс университетінің өсімдік ғылымдары бөлімінің профессоры және зерттеудің бірлескен авторы былай деп қосты: «Біз жүгерідегі аз зерттелген белгіні қарастырдық, ол бірқатар себептер бойынша маңызды, әсіресе климаттың өзгеруі контекстінде. . Біз мұны өсімдіктер арасындағы эволюциялық айырмашылықтарды өз пайдамызға айналдыру арқылы жасадық».
Жүгері мен арабидопсис, өсімдік биологтары толық сипаттаған кішкентай қыша туысы эволюциялық тарихта шамамен 150 миллион жыл аралықта дамыды. Хадсон түсіндіреді, екі түрдің де негізгі өсімдік функциялары ортақ болғанымен, оларды басқаратын гендер уақыт өте келе геномда шатастырылған болуы мүмкін. Бұл жалпы гендерді тарылту үшін жақсы нәрсе болып шықты.
Бір-бірімен тығыз байланысты түрлерде гендер геномда шамамен бірдей тәртіпте орналасады (мысалы, ABCDEF). Бірдей гендер алыс туысқан түрлерде болуы мүмкін болса да, белгілер картасын көрсететін аймақтағы гендердің реті сәйкес келмейді (мысалы, UGRBZ). Зерттеушілер әрбір геномды қай жерде іздеу керектігін анықтағаннан кейін, басқаша сәйкес келмейтін гендік тізбектер жалпы гендерді (бұл жағдайда В) сыртқа шығарды.
«Мен бір-бірімен байланысы жоқ өсімдік түрлерінің геномдық интервалдарын салыстыру арқылы біз таба алмас едік гендерді анықтай алатынымыз керемет деп ойладым», - дейді Хадсон. «Олар осы талдаудан шыққан кезде біз олардың дұрыс гендер екеніне сенімді едік, бірақ Спальдинг тобы олардың шынымен гравитропизмде рөл атқаратынын тексеру үшін қатты биологиялық деректер алуға тағы жеті немесе сегіз жыл жұмсады. Мұны жасай отырып, біз болашақта бұл әдісті көптеген әртүрлі фенотиптер үшін қолдануға болатындай етіп, бүкіл тәсілді растадық деп ойлаймын ».
Спалдинг бұл әдіс әсіресе сәтті болғанын атап өтті, өйткені дәл өлшемдер жалпы ортада жүргізілді.
«Көбінесе жүгері зерттеушілері өздерінің егістікке қызығушылық қасиеттерін өлшейді, ал Арабидопсис зерттеушілері өсімдіктерін өсу камераларында өсіреді», - дейді ол. «Біз тамырдың гравитропизм фенотипін жоғары бақыланатын жолмен өлшедік. Бұл тұқымдар Петри пластинасында өсірілді және әртүрлі өзгергіштіктерге ашық шынайы әлемде өлшеуге болатын қасиеттерге қарағанда талдау бірнеше сағатқа созылды.
Тіпті белгілерді жалпы ортада өлшеуге болатын болса да, барлық белгілер бұл әдіске жақсы үміткер бола бермейді. Зерттеушілер қарастырылып отырған белгілер өсімдіктің негізгі қызметі үшін іргелі болуы керек, бұл бір-бірімен байланысты емес түрлерде бірдей ежелгі гендердің болуын қамтамасыз етеді.
Спалдинг: «Гравитропизм бұл әдіс арқылы зерттеуге әсіресе қолайлы болуы мүмкін, өйткені ол жерді сәтті отарлаудан кейін қашу мен тамырлардың бастапқы мамандануының кілті болар еді», - дейді.
Хадсонның айтуынша, гравитропизм басқа ландшафтты отарлаудың кілті болады.
«NASA басқа планеталарда немесе ғарышта дақылдарды өсіруге мүдделі және олар бұл үшін не өсіру керек екенін білуі керек», - дейді ол. «Өсімдіктер гравитациясыз өте бұзылған».
«Гравитропизмдегі табиғи вариацияға әсер ететін гендерді анықтау үшін жүгері мен Arabidopsis QTL ішіндегі ортологияны қолдану» мақаласы жарияланған. Ұлттық ғылым академиясының еңбектері [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. Зерттеуді Ұлттық ғылым қоры қаржыландырды.
Өсімдік шаруашылығы ғылымдары бөлімі Иллинойс Урбана-Шампейн университетінің ауыл шаруашылығы, тұтыну және қоршаған орта ғылымдары колледжінде орналасқан.
Дереккөз: https://www.sciencedaily.com