Dak li jiġri taħt l-art f'għalqa tal-qamħ huwa faċli li wieħed jinjora, iżda l-arkitettura tal-għeruq tal-qamħ jista 'jkollha rwol importanti fl-akkwist tal-ilma u n-nutrijenti, li taffettwa t-tolleranza għan-nixfa, l-effiċjenza tal-użu tal-ilma u s-sostenibbiltà. Jekk dawk li jrabbu jistgħu jinkoraġġixxu l-għeruq tal-qamħirrum biex jikbru f'angolu aktar wieqaf, il-wiċċ tar-raba' jista' potenzjalment jaċċessa riżorsi importanti aktar fil-fond fil-ħamrija.
L-ewwel pass lejn dak l-għan huwa t-tagħlim tal-ġeni involuti fil-gravitropiżmu, it-tkabbir tal-għeruq b'reazzjoni għall-gravità. Fi studju ġdid ippubblikat fil- Proċedimenti tal-Akkademja Nazzjonali tax-Xjenzi, xjenzati tal-Università ta 'Wisconsin, b'kollaborazzjoni ma' riċerkaturi fl-Università ta 'Illinois. identifika erba 'ġeni bħal dawn fil-qamħ u l-mudell tal-pjanta Arabidopsis.
Meta żerriegħa li tiġġermina tkun imdawwar fuq in-naħa tagħha, xi għeruq jagħmlu dawra f'daqqa u wieqaf lejn il-gravità, filwaqt li oħrajn iduru frazzjoni aktar bil-mod. Ir-riċerkaturi użaw metodi ta 'viżjoni bil-magna biex josservaw differenzi sottili fil-gravitropiżmu tal-għeruq f'eluf ta' nebbieta u kkombinaw dik id-data ma 'informazzjoni ġenetika għal kull nebbieta. Ir-riżultat immappjat il-pożizzjonijiet probabbli tal-ġeni tal-gravitropiżmu fil-ġenoma.
Il-mappa wasslet lir-riċerkaturi fil-viċinat it-tajjeb fil-ġenoma - reġjuni ta 'ftit mijiet ta' ġeni - iżda kienu għadhom 'il bogħod milli jidentifikaw ġeni speċifiċi għall-gravitropiżmu. Fortunatament, kellhom għodda li setgħet tgħin.
“Minħabba li qabel konna għamilna l-istess esperiment mal-pjanta Arabidopsis relatata mill-bogħod, stajna nqabblu l-ġeni fir-reġjuni rilevanti tal-ġenoma fiż-żewġ speċi. It-testijiet ta 'segwitu vverifikaw l-identità ta' erba 'ġeni li jimmodifikaw il-gravitropiżmu tal-għeruq. L-informazzjoni l-ġdida tista 'tgħinna nifhmu kif il-gravità tifforma l-arkitetturi tas-sistema tal-għeruq,” jgħid Edgar Spalding, professur fid-Dipartiment tal-Botanika fl-Università ta' Wisconsin u awtur ewlieni tal-istudju.
Matt Hudson, professur fid-Dipartiment tax-Xjenzi tal-Uċuħ tar-raba’ fl-Università ta’ Illinois u ko-awtur tal-istudju, iżid, “Ħarsajna lejn karatteristika tal-qamħirrum li ma kinitx riċerkata biżżejjed li hija importanti għal numru ta’ raġunijiet, speċjalment fil-kuntest tat-tibdil fil-klima. . U għamilna billi d-differenzi evoluttivi bejn il-pjanti jaħdmu favur tagħna.”
Corn and Arabidopsis, qarib żgħir tal-mustarda deskritt b'mod eżawrjenti mill-bijoloġisti tal-pjanti, evolvew madwar 150 miljun sena 'l bogħod minn xulxin fl-istorja evoluzzjonarja. Hudson jispjega li għalkemm iż-żewġ speċi jaqsmu l-funzjonijiet bażiċi tal-pjanti, il-ġeni li jikkontrollawhom x'aktarx ġew imqabbda fil-ġenoma maż-żmien. Dik tirriżulta li hija ħaġa tajba biex jitnaqqsu l-ġeni komuni.
Fi speċi relatati mill-qrib, il-ġeni għandhom it-tendenza li jingħaqdu bejn wieħed u ieħor fl-istess ordni fil-ġenoma (eż., ABCDEF). Għalkemm l-istess ġeni jistgħu jeżistu fi speċi relatati mill-bogħod, l-ordni tal-ġeni fir-reġjun il-mapep tal-karatteristika ma taqbilx (eż., UGRBZ). Wara li r-riċerkaturi identifikaw fejn għandhom ifittxu f'kull ġenoma, is-sekwenzi tal-ġeni li ma kinux imqabbla b'mod ieħor għamlu l-ġeni komuni (f'dan il-każ B) joħorġu.
"Ħsibt li kien super cool li nistgħu nidentifikaw ġeni li ma konniex insibu mod ieħor sempliċement billi nqabblu l-intervalli ġenomiċi fi speċi ta 'pjanti mhux relatati," jgħid Hudson. "Konna pjuttost kunfidenti li kienu l-ġeni t-tajbin meta ħarġu mill-ewwel minn din l-analiżi, iżda l-grupp ta 'Spalding imbagħad qatta' seba' jew tmien snin oħra jġib dejta bijoloġika solida biex jivverifika li, tabilħaqq, għandhom rwol fil-gravitropiżmu. Wara li għamilna dan, naħseb li vvalidajna l-approċċ kollu b’tali mod li fil-futur, tista’ tuża dan il-metodu għal ħafna fenotipi differenti.”
Spalding jinnota li l-metodu probabbilment kien partikolarment ta 'suċċess minħabba li saru kejl preċiż f'ambjent komuni.
"Spiss, ir-riċerkaturi tal-qamħirrum se jkejlu l-karatteristiċi ta 'interess tagħhom f'qasam, filwaqt li r-riċerkaturi ta' Arabidopsis għandhom it-tendenza li jrabbu l-pjanti tagħhom fil-kmamar tat-tkabbir," jgħid. "Aħna kejlu l-fenotip tal-gravitropiżmu tal-għeruq b'mod ikkontrollat ħafna. Dawn iż-żrieragħ tkabbru fuq platt petri, u l-assaġġ dam sigħat biss, għall-kuntrarju ta’ karatteristiċi li tista’ tkejjel fid-dinja reali li huma miftuħa għal kull xorta ta’ varjabbiltà.”
Anke meta l-karatteristiċi jistgħu jitkejlu f'ambjent komuni, mhux il-karatteristiċi kollha jagħmlu kandidati tajbin għal dan il-metodu. Ir-riċerkaturi jenfasizzaw il-karatteristiċi in kwistjoni għandhom ikunu fundamentali għall-funzjoni bażika tal-pjanti, u jiżguraw li l-istess ġeni antiki jeżistu fi speċi mhux relatati.
"Il-gravitropiżmu jista 'jkun speċjalment suxxettibbli biex jiġi studjat permezz ta' dan l-approċċ minħabba li kien ikun ewlieni għall-ispeċjalizzazzjoni oriġinali tar-rimjiet u l-għeruq wara l-kolonizzazzjoni b'suċċess tal-art," jgħid Spalding.
Hudson jinnota li l-gravitropiżmu se jkun essenzjali għall-kolonizzazzjoni ta 'pajsaġġ differenti, ukoll.
“In-NASA hija interessata li tkabbar l-uċuħ tar-raba’ fuq pjaneti oħra jew fl-ispazju u għandhom bżonn ikunu jafu x’jkollok trabbi biex tagħmel dan,” jgħid. "Il-pjanti huma pjuttost skobobulati mingħajr gravità."
L-artiklu, "L-ingranaġġ tal-ortoloġija fi ħdan il-qamħirrum u l-Arabidopsis QTL biex jiġu identifikati l-ġeni li jaffettwaw il-varjazzjoni naturali fil-gravitropiżmu", huwa ppubblikat fil- Proċedimenti tal-Akkademja Nazzjonali tax-Xjenzi [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. Ir-riċerka kienet iffinanzjata mill-Fondazzjoni Nazzjonali tax-Xjenza.
Id-Dipartiment tax-Xjenzi tal-Uċuħ tar-raba’ jinsab fil-Kulleġġ tax-Xjenzi Agrikoli, tal-Konsumatur u tal-Ambjent fl-Università ta’ Illinois Urbana-Champaign.