السفاة و البحث الجيني في محاصيل الحبوب

مصر:ايهاب محمد زايد
يقود البحث الجيني الباحثين إلى حل لغز تثبيط استطالة سفاة في الذرة الرفيعة

على مر السنين ، أدى تدجين الأعشاب مثل القمح والأرز والشعير والذرة الرفيعة للاستهلاك إلى تعديلات معينة في شكلها. أحد هذه التعديلات هو الإزالة الجزئية أو الكاملة لـ “السفاة” ، وهي الزوائد ذات الشعر الخشن أو الإبرة الممتدة من طرف الليمما في السنيبلات العشبية.

تحمي السفاة الحبوب من الحيوانات ، ويعزز نثر البذور ، ويساعد في التمثيل الضوئي في الأعشاب مثل الشعير والقمح. ومع ذلك ، فإن وجودها يعيق أيضًا الحصاد اليدوي ويقلل من قيمته كعلف للماشية ، مما يفسر استبعاده أثناء التربية.

معلومة تهمك

في الماضي ، كشفت الدراسات الجينية عن الآلية الكامنة وراء تطور سفاة في محاصيل مثل الأرز والقمح. تشير هذه إلى إمكانية وجود شبكات وراثية معقدة ومتميزة تتحكم في تكوين السفاة بطريقة خاصة بالأنواع.

في الواقع ، تم التعرف على وجود الجين المثبط للسفاة في الذرة الرفيعة في عام 1921 ، لكنه ظل غير معهود بعد ذلك. الآن ، قامت مجموعة من الباحثين – بقيادة البروفيسور واتارو ساكاموتو من جامعة أوكاياما ومن ضمنهم البروفيسور هيديكي تاكاناشي من كلية الدراسات العليا للزراعة وعلوم الحياة بجامعة طوكيو – بإلقاء الضوء أخيرًا على هذا الموضوع. نُشر بحثهم في مجلة Plant & Cell Physiology في 30 مايو 2022.

مبررًا للأسباب المنطقية وراء دراسة تثبيط السفاة في الذرة الرفيعة أو السورجم ، يقول البروفيسور ساكاموتو إن “الذرة الرفيعة هي محصول مهم من نوع C4 للكتلة الحيوية والطاقة الحيوية. وله قدرة عالية على تحمل الجفاف ، إلى جانب كونه خامس أكبر محصول حبوب مزروع.

محصول متنوع شكليًا مع حجم جينوم صغير نسبيًا ، مما يجعله مناسبًا للدراسات الجينية في سمات زراعية مختلفة. ”

 

تهدف هذه الدراسة ، تم إنشاء عشيرة من تهجين بين أصناف الذرة الرفيعة ” غير مسفي” (BTx623) و “مسفي” (Takakibi NOG). يعلق البروفيسور ساكاموتو قائلاً: “كان احتمال البحث عن الجينات في الذرة الرفيعة باستخدام السكان الذين أنشأناهم على مدار السنوات العشر الماضية محفزًا”.

باستخدام تسلسل الجيل التالي ، أنشأ الباحثون خريطة جينية عالية الكثافة لهذا الهجين المؤتلف. بعد ذلك ، أجروا تحليلًا كميًا لمواضع السمات للموارد الوراثية للذرة الرفيعة لتحديد الجين الذي يتحكم في تطور سفاة.

كما أجروا دراسات ارتباط على مستوى الجينوم لتحديد أصول الجين المثبط للسفاة. أخيرًا ، أدخلوا الجين المثبط للسفاة في صنف أرز مسفي للتحقق من وظيفته في أنواع العشب الأخرى.

لاحظ الباحثون أن ما يقرب من نصف عشيرة الصنف الهجين المؤتلف الذي تمت دراسته لم يطوروا سفات ، تمامًا مثل ابائه الذي لا يرقى إلى الانعزالات.

علاوة على ذلك ، وجدوا موضعًا واحدًا على كروموسوم الصنف ليكون مسؤولاً عن تنظيم الغياب وكذلك تقصير المظلات في الأصناف المدروسة. حددوا الجين المقابل لهذا الموضع على أنه مثبط سفاة ضعيف ، أو DAI.

وجد الباحثون أن DAI يشفر بروتينًا في عائلة ALOG ، والذي ينظم بشكل سلبي تكوين سفاة كعامل نسخ. ومن المثير للاهتمام ، أنه عندما تم إدخال DAI في صنف الأرز المسفي ، فقد منع تكوين السفاة.

على حد تعبير البروفيسور ساكاموتو ، “كان من المدهش أن يمنع DAI أيضًا استطالة سفاة في حبوب الأرز ، لأنه لم يتم اكتشاف مثل هذه الجينات في الأرز. وبالتالي ، فإن التخلص من السفات في حبوب الحبوب قد حدث بشكل مختلف بين محاصيل الحبوب ، ولكن الآلية يمكن يتم تقاسمها بينهم “.

باختصار ، أثبتت هذه الدراسة أهمية DAI لتطوير أصناف لعدم وجود سفاة الحديثة. أيضًا ، يشير إلى وجود آلية مشتركة لتثبيط سفاة ، على الرغم من وجود مثبطات خاصة بالأنواع. للمضي قدمًا ، هناك حاجة إلى مزيد من التحليل لفهم تنظيم النسخ من DAI إلى جانب توضيح ارتباط DAI بتدجين الذرة الرفيعة. كما يشير البروفيسور ساكاموتو ، “على المدى الطويل ، يمكن أن يساعدنا فهم السمات الوراثية التي تؤثر على الحبوب في صنع أنواع جديدة.

الصور

الهياكل الشبيهة بالإبر المعروفة باسم المظلات تكونت عند طرف حبوب الحبوب. يوضح الشكل تكوين سفاة في (أ) الشعير ، (ب) القمح ، (ج) الذرة الرفيعة. (د) زهيرات مظللة (يسار) ومظلمة (يمين) من صنف الذرة الرفيعة المستخدمة في هذه الدراسة. الائتمان: واتارو ساكاموتو من جامعة أوكاياما

تُظهر الصورة اليسرى (WT) تشكيل سفاة في حبوب أرز Kasalath والصورة اليمنى (+ SbDAI) تُظهر الحبيبات غير الواضحة التي تشكلت عند إدخال جين DAI. الائتمان: هيديكي تاكاناشي من جامعة طوكيو

تنبيه هام، المنشور يعبر عن رأي الكاتب ويتحمل مسؤوليته، دون ادنى مسؤولية علي الجريدة

تنبيه

احصل على تحديثات في الوقت الفعلي مباشرة على جهازك ، اشترك الآن.

معلومة تهمك

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

%d مدونون معجبون بهذه: