دانشمندان آزمایشگاه «کُلد اسپرینگ هاربور» تفاوت های ژنتیکی پیچیده در گیاهان گوجه فرنگی و رَشادی گوش موشی را رمزگشایی کردند.
به گزارش ایسنا، گیاهان نیز مانند انسان تکامل ژنتیکی دارند و در این مورد نیز کاملا منحصربه فرد هستند.
محققان آزمایشگاه کُلد اسپرینگ هاربور (Cold Spring Harbor) چیزی را کشف کردند که بیش از ۱۲۵ میلیون سال رخ دادن آن به طول می انجامد و پیچیدگی های ژنتیک (Genetics) گیاهان را نشان می دهد.
این ممکن است کلید درک چگونگی تنظیم ژن ها در گیاهان باشد. به طور کلی، اهمیت این موضوع این جاست که می توانیم با درک بهتر ژنتیک گیاهی یک محصول را به طور کامل مهندسی کنیم. به عنوان مثال ، ژنومیک گیاه از هنگامی که آزمایشگاه نقش مهمی در توالی یابی اولین ژنوم گیاه ایفا کرد، بطور قابل توجهی تکامل یافته است. با این حال، تلاش برای دستکاری صفات محصولات از طریق جهش های دی ان ای هنوز چالش برانگیز است.
محققان تلاش های خود را بر درک این موضوع متمرکز کردند که چرا جهش های دی ان ای یکسان در گیاهان مختلف به طور مداوم صفات محصول مورد نظر را ایجاد نمی کنند.
با استفاده از نمونه هایی از گیاهان گوجه فرنگی و رَشادی گوش موشی (Arabidopsis thaliana)، آن ها میتوانند متوجه شوند که کلید این امر در سیستم های نظارتی متنوعی است که توسط یک ژن به کار می رود. قلب این مطالعه حول ژن CLV3 می چرخد.
دانشمندان از روش های جدید ویرایش ژنوم برای ایجاد بیش از ۷۰ گونه جهش یافته از هر دو گیاه گوجه فرنگی و رَشادی گوش موشی استفاده کردند. هر جهش دی ان ای یک تنظیمات اطراف ژن CLV3 را مورد هدف قرار می دهد. این به محققان اجازه داد تا اثرات آن را بر رشد و نمو گیاهان مشاهده کنند.
با کمال تعجب، این مطالعه نشان داد که این دو گونه گیاهی از سیستم های تنظیمی بسیار متفاوتی برای کنترل یک ژن استفاده می کنند. این تفاوت با اصلاح و بهبود فرآیند ژنتیکی مرتبط است که در طول ۱۲۵ میلیون سال تکامل ایجاد شده است.
دانیل سیرن (Danielle Ciren)، فارغ التحصیل دانشکده علوم زیستی کُلد اسپرینگ هاربور که این مطالعه را رهبری کرد، بر اهمیت CLV3 در رشد طبیعی گیاه تأکید کرد.
او توضیح می دهد:اگر این ژن دقیقا در زمان معین فعال نمی شد، گیاهان بسیار متفاوت به نظر می رسیدند. همه میوه ها بزرگ می شدند و ایده آل نبودند. نمی توان به اجداد مشترک نگاه کرد زیرا آنها دیگر وجود ندارند. بنابراین سخت است که بگوییم حالت اولیه گیاهان چه بوده و چگونه همه چیز با هم ترکیب شده است.
ساده ترین توضیح این است که یک عنصر نظارتی وجود دارد که در برخی ظرفیت ها حفظ شده است و به روش های ظریفی تغییر یافته است که این کمی غیرمنتظره است.
تعادل پیچیده بین رشد و عملکرد، چالشی را برای مهندسان محصولات ایجاد می کند. سیرن این معضل را خاطرنشان کرد. او گفت که دریافت صفات بهبود یافته اغلب شامل قربانی کردن سایر ویژگی های گیاه است.
این مطالعه نشان داد که جهش های نزدیک به ابتدای ژن CLV3 برای گوجه فرنگی بطور قابل توجهی بر اندازه آن تأثير می گذارد. در مقابل، رَشادی گوش موشی به اختلالاتی در هر دو قسمت ژن نیاز داشت. این نشانه واضحی از واگرایی در مسیرهای تکاملی است.
پیامدهای این پژوهش بسیار گسترده است. درک عدم یکنواختی در تنظیم ژنتیکی در بین گونه های گیاهی میتواند رویکرد ما را به مهندسی ژنوم محصولات کشاورزی تغییر دهد تا بتوانیم آنرا بهتر پیش بینی کنیم.
- 14
- 2
