Ajo që ndodh nën tokë në një fushë misri është e lehtë për t'u anashkaluar, por arkitektura e rrënjëve të misrit mund të luajë një rol të rëndësishëm në marrjen e ujit dhe lëndëve ushqyese, duke ndikuar në tolerancën ndaj thatësirës, efikasitetin e përdorimit të ujit dhe qëndrueshmërinë. Nëse mbarështuesit mund të inkurajojnë rrënjët e misrit që të rriten në një kënd më të pjerrët, kultura mund të ketë potencialisht burime të rëndësishme më thellë në tokë.
Një hap i parë drejt këtij qëllimi është të mësoni gjenet e përfshira në gravitropizëm, rritja e rrënjëve në përgjigje të gravitetit. Në një studim të ri të publikuar në Procedura e Akademisë Kombëtare të Shkencave, shkencëtarë të Universitetit të Wisconsin, në bashkëpunim me studiues në Universitetin e Illinois. identifikoni katër gjene të tilla në misër dhe bimën model Arabidopsis.
Kur një farë që mbin kthehet në anën e saj, disa rrënjë bëjnë një kthesë të papritur dhe të pjerrët drejt gravitetit, ndërsa të tjerat kthejnë një pjesë më ngadalë. Studiuesit përdorën metoda të vizionit me makinë për të vëzhguar ndryshimet delikate në gravitropizmin e rrënjëve në mijëra fidanë dhe i kombinuan ato të dhëna me informacionin gjenetik për çdo fidan. Rezultati tregoi pozicionet e mundshme të gjeneve të gravitropizmit në gjenom.
Harta i çoi kërkuesit në lagjen e duhur të gjenomit - rajone me disa qindra gjen - por ata ishin ende shumë larg identifikimit të gjeneve specifike për gravitropizëm. Për fat të mirë, ata kishin një mjet që mund të ndihmonte.
“Për shkak se ne kishim kryer më parë të njëjtin eksperiment me bimën Arabidopsis të lidhur në distancë, ne ishim në gjendje të përputhim gjenet brenda rajoneve përkatëse të gjenomit në të dyja speciet. Testet vijuese verifikuan identitetin e katër gjeneve që modifikojnë gravitropizmin e rrënjëve. Informacioni i ri mund të na ndihmojë të kuptojmë se si graviteti i jep formë arkitekturave të sistemit rrënjë”, thotë Edgar Spalding, profesor në Departamentin e Botanikës në Universitetin e Wisconsin dhe autori kryesor i studimit.
Matt Hudson, profesor në Departamentin e Shkencave të Kulturave në Universitetin e Illinois dhe bashkëautor i studimit, shton, "Ne shikuam një tipar të nën-hulumtuar në misër që është i rëndësishëm për një sërë arsyesh, veçanërisht në kontekstin e ndryshimeve klimatike. . Dhe ne e bëmë atë duke bërë që dallimet evolucionare midis bimëve të funksionojnë në favorin tonë.”
Misri dhe Arabidopsis, një i afërm i vogël i mustardës i përshkruar në mënyrë shteruese nga biologët e bimëve, evoluan rreth 150 milionë vjet larg në historinë evolucionare. Hudson shpjegon se megjithëse të dyja speciet ndajnë funksionet bazë të bimëve, gjenet që i kontrollojnë ato ka të ngjarë të jenë ngatërruar brenda gjenomit me kalimin e kohës. Kjo rezulton të jetë një gjë e mirë për ngushtimin e gjeneve të zakonshme.
Në speciet e lidhura ngushtë, gjenet priren të rreshtohen afërsisht në të njëjtin rend në gjenom (p.sh. ABCDEF). Edhe pse të njëjtat gjene mund të ekzistojnë në specie të lidhura në distancë, rendi i gjeneve në rajonin ku hartohet tipari nuk përputhet (p.sh., UGRBZ). Pasi studiuesit identifikuan se ku të shikonin në secilin gjenom, sekuencat e gjeneve të papërputhshme përndryshe bënë që gjenet e zakonshme (në këtë rast B) të shfaqen.
“Mendova se ishte shumë e lezetshme që ne mund të identifikonim gjenet që nuk do t'i gjenim ndryshe vetëm duke krahasuar intervalet gjenomike në speciet bimore të palidhura,” thotë Hudson. “Ne ishim mjaft të sigurt se ata ishin gjenet e duhura kur dolën menjëherë nga kjo analizë, por grupi i Spalding kaloi më pas shtatë ose tetë vjet të tjera duke marrë të dhëna të forta biologjike për të verifikuar se ata, me të vërtetë, luajnë një rol në gravitropizëm. Pasi e kemi bërë këtë, mendoj se e kemi vërtetuar të gjithë qasjen në mënyrë që në të ardhmen, ju mund ta përdorni këtë metodë për shumë fenotipe të ndryshme.”
Spalding vëren se metoda ishte ndoshta veçanërisht e suksesshme sepse matjet e sakta u bënë në një mjedis të përbashkët.
"Shpesh, studiuesit e misrit matin tiparet e tyre të interesit në një fushë, ndërsa studiuesit e Arabidopsis priren t'i rrisin bimët e tyre në dhomat e rritjes," thotë ai. “Ne matëm fenotipin e gravitropizmit të rrënjës në një mënyrë shumë të kontrolluar. Këto fara u rritën në një pjatë Petri dhe analiza zgjati vetëm orë, në krahasim me tiparet që mund të matni në botën reale, të cilat janë të hapura ndaj të gjitha llojeve të ndryshueshmërisë.
Edhe kur tiparet mund të maten në një mjedis të përbashkët, jo të gjitha tiparet janë kandidatë të mirë për këtë metodë. Studiuesit theksojnë se tiparet në fjalë duhet të jenë thelbësore për funksionin bazë të bimëve, duke siguruar që të njëjtat gjene të lashtë të ekzistojnë në specie të palidhura.
"Gravitropizmi mund të jetë veçanërisht i përshtatshëm për t'u studiuar përmes kësaj qasjeje, sepse do të kishte qenë çelësi për specializimin origjinal të lastarëve dhe rrënjëve pas kolonizimit të suksesshëm të tokës," thotë Spalding.
Hudson vëren se gravitropizmi do të jetë çelësi për kolonizimin e një peizazhi tjetër gjithashtu.
"NASA është e interesuar në rritjen e të korrave në planetë të tjerë ose në hapësirë dhe ata duhet të dinë se për çfarë do të duhet të rritesh për ta bërë këtë," thotë ai. "Bimët janë shumë të shpërbëra pa gravitetin."
Artikulli, "Përdorimi i ortologjisë brenda misrit dhe Arabidopsis QTL për të identifikuar gjenet që ndikojnë në variacionin natyror në gravitropizëm", është botuar në Procedura e Akademisë Kombëtare të Shkencave [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. Hulumtimi u financua nga Fondacioni Kombëtar i Shkencës.
Departamenti i Shkencave të Kulturave është në Kolegjin e Shkencave Bujqësore, Konsumatore dhe Mjedisore në Universitetin e Illinois Urbana-Champaign.
Një burim: https://www.sciencedaily.com