راز ۱۲۵ میلیون ساله گوجه فرنگی فاش شد

ایسنا: دانشمندان آزمایشگاه Cold Spring Harbor تفاوت های پیچیده ژنتیکی در گیاهان گوجه فرنگی و گوش موش را رمزگشایی کردند.

گیاهان نیز مانند انسان تکامل ژنتیکی دارند و در این مورد نیز کاملا منحصر به فرد هستند.

به گزارش IA، محققان آزمایشگاه Cold Spring Harbor چیزی را کشف کردند که بیش از ۱۲۵ میلیون سال طول می کشد تا رخ دهد و پیچیدگی های ژنتیک گیاهان را نشان می دهد.

این ممکن است کلید درک چگونگی تنظیم ژن ها در گیاهان باشد. به طور کلی، اهمیت این موضوع این است که می‌توانیم یک محصول را با درک بهتری از ژنتیک گیاهی مهندسی کنیم. به عنوان مثال، ژنومیک گیاه از زمانی که آزمایشگاه نقش عمده ای در توالی یابی اولین ژنوم گیاه ایفا کرد، به طور قابل توجهی تکامل یافته است. با این حال، تلاش برای دستکاری صفات محصول از طریق جهش دینا هنوز چالش برانگیز است.

محققان تلاش خود را بر درک این موضوع متمرکز کردند که چرا جهش‌های دی NEهای یکسان در گیاهان مختلف به طور مداوم صفات محصول مورد نظر را ایجاد نمی‌کنند.

با استفاده از نمونه‌هایی از گیاهان گوجه‌فرنگی و آرابیدوپسیس تالیانا، آن‌ها توانستند ببینند که کلید در سیستم‌های نظارتی متنوعی است که توسط یک ژن به کار می‌رود. قلب این مطالعه حول محور ژن CLV3 می چرخد.

دانشمندان از روش های جدید ویرایش ژنوم برای ایجاد بیش از ۷۰ گونه جهش یافته از گوجه فرنگی و گیاه گوش موش استفاده کردند. هر پرش دینا یک محیط پیرامون ژن CLV3 را 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 مربوط به اصلاح و بهبود فرآیند ژنتیکی است که در طول ۱۲۵ میلیون سال تکامل ایجاد شده است.

هیچ جد گیاهی مشترکی وجود ندارد بلکه یک عنصر تنظیم کننده است

دانیل سیرن، دانشجوی فارغ التحصیل دانشکده علوم زیستی کلد اسپرینگ هاربر که این مطالعه را رهبری کرد، بر اهمیت CLV3 در رشد طبیعی گیاهان تاکید کرد.

او توضیح می دهد: اگر این ژن دقیقاً در زمان مناسب فعال نمی شد، ظاهر گیاهان بسیار متفاوت بود. همه میوه ها رشد کرده بودند و ایده آل نبودند. نمی توان به اجداد مشترک نگاه کرد زیرا آنها دیگر وجود ندارند. بنابراین سخت است که بگوییم وضعیت اولیه گیاهان چگونه بود و چگونه همه چیز با هم ترکیب شد.

ساده ترین توضیح این است که یک عنصر نظارتی وجود دارد که در برخی ظرفیت ها حفظ شده و به روش های ظریفی تغییر کرده است که کمی غیرمنتظره است.

تعادل پیچیده بین رشد و عملکرد چالشی را برای مهندسان محصول ایجاد می کند. سیرن به این معضل اشاره کرد. او گفت که دستیابی به صفات بهبود یافته اغلب شامل قربانی کردن سایر صفات گیاهی است.

این مطالعه نشان داد که جهش های نزدیک به ابتدای ژن CLV3 برای گوجه فرنگی به طور قابل توجهی بر اندازه آن تأثیر می گذارد. در مقابل، رشد گوش موش مستلزم ایجاد اختلال در هر دو قسمت ژن بود. این نشانه واضحی از واگرایی در مسیرهای تکاملی است.

پیامدهای این تحقیق بسیار گسترده است. درک عدم یکنواختی در تنظیم ژنتیکی در بین گونه های گیاهی می تواند رویکرد ما را به مهندسی ژنوم محصولات کشاورزی تغییر دهد تا بتوانیم آن را بهتر پیش بینی کنیم.

این مطالعه در مجله PLoS Genetics منتشر شده است.