Она што се случува под земја во полето со пченка е лесно да се занемари, но архитектурата на коренот на пченката може да игра важна улога во стекнувањето вода и хранливи материи, што влијае на толеранцијата на суша, ефикасноста на користењето вода и одржливоста. Доколку одгледувачите би можеле да ги поттикнат корените на пченката да растат под поостри агол, културата потенцијално би можела да пристапи до важни ресурси подлабоко во почвата.
Првиот чекор кон таа цел е учење на гените вклучени во гравитропизмот, растот на коренот како одговор на гравитацијата. Во новата студија објавена во Зборникот на Националната академија на науки, научници од Универзитетот во Висконсин, во соработка со истражувачите од Универзитетот во Илиноис. идентификуваат четири такви гени во пченката и моделот на растението Arabidopsis.
Кога ртливото семе е свртено на страна, некои корени прават ненадејно, стрмно свртување кон гравитацијата, додека други свртуваат дел побавно. Истражувачите користеле методи на машинско гледање за да ги забележат суптилните разлики во гравитропизмот на коренот кај илјадници садници и ги комбинирале тие податоци со генетските информации за секое расад. Резултатот ги мапираше веројатните позиции на гените за гравитропизам во геномот.
Мапата ги доведе истражувачите до вистинското соседство во геномот - региони со неколку стотици гени - но тие сè уште беа далеку од идентификување на специфични гени за гравитропизам. За среќа, тие имаа алатка која можеше да помогне.
„Бидејќи претходно го извршивме истиот експеримент со далечно сродното растение Arabidopsis, можевме да ги усогласиме гените во соодветните региони на геномот кај двата вида. Тестовите за следење го потврдија идентитетот на четири гени кои го модифицираат гравитропизмот на коренот. Новите информации би можеле да ни помогнат да разбереме како гравитацијата ги обликува архитектурите на кореновиот систем“, вели Едгар Спалдинг, професор на Катедрата за ботаника на Универзитетот во Висконсин и главен автор на студијата.
Мет Хадсон, професор на Катедрата за науки за култури на Универзитетот во Илиноис и ко-автор на студијата, додава: „Го разгледавме недоволно истражената карактеристика на пченката која е важна поради повеќе причини, особено во контекст на климатските промени. . И ние го направивме тоа така што направивме еволутивните разлики меѓу растенијата да работат во наша корист“.
Пченката и Арабидопсис, мал роднина на сенф исцрпно опишан од растителните биолози, еволуирале со разлика од околу 150 милиони години во еволутивната историја. Хадсон објаснува дека иако и двата вида ги делат основните функции на растенијата, гените што ги контролираат најверојатно биле измешани во геномот со текот на времето. Излегува дека тоа е добра работа за стеснување на заедничките гени.
Кај тесно сродните видови, гените имаат тенденција да се редат во приближно ист редослед во геномот (на пример, ABCDEF). Иако истите гени може да постојат кај далечно сродните видови, редоследот на гените во регионот на кој се мапира карактеристиката не се совпаѓа (на пример, UGRBZ). Откако истражувачите идентификуваа каде да се погледне во секој геном, инаку неусогласените генски секвенци направија заедничките гени (во овој случај Б) да излезат надвор.
„Мислев дека е супер кул што можеме да идентификуваме гени што инаку не би ги пронашле само со споредување на геномските интервали кај неповрзани растителни видови“, вели Хадсон. „Бевме прилично уверени дека тие се вистинските гени кога излегоа веднаш од оваа анализа, но групата на Спалдинг потоа помина уште седум или осум години добивајќи цврсти биолошки податоци за да потврди дека тие навистина играат улога во гравитропизмот. Откако го направивме тоа, мислам дека го потврдивме целиот пристап така што во иднина, можете да го користите овој метод за многу различни фенотипови“.
Спалдинг забележува дека методот веројатно бил особено успешен бидејќи биле направени прецизни мерења во заедничка средина.
„Често, истражувачите на пченката ги мерат нивните интересни црти на полето, додека истражувачите на Arabidopsis имаат тенденција да ги одгледуваат своите растенија во комори за раст“, вели тој. „Го измеривме фенотипот на гравитропизам на коренот на високо контролиран начин. Овие семиња беа одгледувани на плоча Петри, а анализата траеше само неколку часа, за разлика од карактеристиките што може да ги измерите во реалниот свет, а кои се отворени за секакви варијабилности“.
Дури и кога карактеристиките може да се измерат во заедничка средина, не сите особини се добри кандидати за овој метод. Истражувачите нагласуваат дека особините за кои станува збор треба да бидат фундаментални за основната функција на растенијата, обезбедувајќи да постојат исти антички гени кај неповрзани видови.
„Гравитропизмот може да биде особено подложен на проучување преку овој пристап бидејќи тој би бил клучен за првичната специјализација на ластарите и корените по успешната колонизација на земјата“, вели Спалдинг.
Хадсон забележува дека гравитропизмот ќе биде клучен и за колонизација на различен пејзаж.
„НАСА е заинтересирана за одгледување култури на други планети или во вселената и тие треба да знаат за што би требало да се размножувате за да го направите тоа“, вели тој. „Растенијата се прилично разбиени без гравитација“.
Статијата, „Искористување на ортологијата во рамките на пченката и Arabidopsis QTL за да се идентификуваат гените кои влијаат на природните варијации во гравитропизмот“, е објавена во Зборникот на Националната академија на науки [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. Истражувањето беше финансирано од Националната научна фондација.
Одделот за науки за култури е на Колеџот за земјоделски, потрошувачки и еколошки науки на Универзитетот во Илиноис Урбана-Шампејн.
Извор: https://www.sciencedaily.com