دانشمندان از جهش ژنتیکی برای تسریع روند اصلاح گیاهان استفاده می کنند

این پروژه توسط بنیاد تحقیقات مواد غذایی و کشاورزی با مشارکت شش شرکت اصلاح نباتات حمایت می شود.

Lübberstedt و Aboobucker معتقدند جهش های مفیدی که آنها شناسایی کرده اند را می توان با برخی تغییرات در ذرت و سایر محصولات به کار برد. بررسی این پتانسیل یکی از پروژه های بعدی در افق آنهاست.


صدیق ابوباکر، دانشمند تحقیقاتی در زراعت، یک گیاه جهش یافته هاپلوئید آرابیدوپسیس ps پنج هفته ای را در مرحله گلدهی نگه می دارد. صفحه کامپیوتر تصاویر بزرگنمایی شده از یک گل را نشان می دهد که روی یک اسلاید میکروسکوپی رنگ آمیزی شده است. بساک ها، قسمت های نر گل، مانند قارچ روی صفحه به نظر می رسند و دانه های گرده مانند مرواریدهای ریز به نظر می رسند. عکس از ویتنی باکستر، دانشگاه ایالتی آیووا.

لوبرشتد گفت: «استفاده از این جهش برای غلبه بر مشکل باروری نر در گیاهان هاپلوئید، نوید بزرگی برای غلبه بر پروتکل‌های منابع فشرده در حال حاضر برای روش‌های دو برابر کردن ژنوم مصنوعی (شیمیایی) برای به دست آوردن خطوط DH است.

تحقیقاتی که اخیراً در Nature Plants منتشر شده است، اخبار مربوط به جهشی را به اشتراک می گذارد که دانشمندان کشف کرده اند که باروری مردانه را در هاپلوئیدها بدون استفاده از کلشی سین بازیابی می کند. این کار توسط Siddique I. Aboobucker، دانشمند محقق در زراعت، به همراه Thomas Lübberstedt، کرسی فری در زراعت و مدیر مرکز Raymond F. Baker برای اصلاح نباتات، و دانشجوی سابق فارغ التحصیل زراعت، Liming Zhou انجام شد.

محققان دانشگاه ایالتی آیووا ممکن است یک چالش طولانی مدت مرتبط با توسعه سریع خطوط ژنتیکی خالص را حل کرده باشند.

مکانیسم دوک به حفظ روند تقسیم سلولی کمک می کند. در طول میوز طبیعی، در گیاهان “دیپلوئید” منظم که حاوی دو مجموعه کروموزوم هستند، دوک ها به صورت جفت عمود بر هم قرار می گیرند که به راحتی در یک ردیف قرار می گیرند. در گیاهان هاپلوئید، کروموزوم ها در طول تقسیم سلولی به طور نابرابر توزیع می شوند که منجر به نرخ بالای ناباروری در مراحل بعدی تولید مثل می شود.

کار کرد – گیاهان جهش یافته هاپلوئید رشد کردند و بیشتر آنها بارور بودند. نتایج این ایده را تایید می‌کند که می‌توان با بهره‌برداری از تمایل جهش‌یافته‌ها برای ایجاد تشکیل دوک‌های افقی‌تر، بر ترکیب نابرابر رشته‌های دوکی در طول مرحله بحرانی میوز در نرهای هاپلوئید غلبه کرد.

یکی از گلوگاه های مهم فناوری DH این است که گل های نر هاپلوئید معمولا عقیم هستند. این مشکل مستلزم قرار دادن نهال ها در معرض ماده شیمیایی سمی کلشی سین است که باعث دو برابر شدن ژنوم و بازگرداندن باروری به گل های نر می شود. فرآیند کار و هزینه بر است.

آنها نشان دادند که بهره‌برداری از جهش‌هایی که موقعیت مکانیزم دوک را در طول فاز تولیدمثلی گیاه، معروف به میوز، تغییر می‌دهند، می‌تواند باروری مردانه گیاهان هاپلوئید را بازیابی کند.

برای رسیدگی به این مشکل، ابوباکر الهام‌بخشی داشت که تیم موافق بود ارزش بررسی را دارد. آنها فرض کردند که مجموعه‌ای از ناهنجاری‌های ژنتیکی گیاهی به نام جهش‌یافته‌های دوکی موازی یا «جهش‌یافته‌های ps» که دوک‌ها را در طول میوز به جای عمود بر حالت موازی تغییر می‌دهند، می‌تواند باروری مردانه را در هاپلوئیدها بهبود بخشد. آنها این ایده را روی Arabidopsis thaliana آزمایش کردند، یک گیاه تحقیقاتی مدل که اغلب به عنوان پیش ساز برای کار در ذرت و چندین گونه گیاهی دیگر استفاده می شود.

او بیشتر اعتبار را به ابوباکر می دهد، که پروژه را برای یافتن راه حلی برای این معمای طولانی مدت ناباروری هاپلوئید مردانه رهبری کرد.

منبع: www.cals.iastate.edu



منبع

استفاده از ژنتیک “هاپلوئید مضاعف” (DH) به یکی از فناوری‌های اساسی زیربنای پرورش ذرت مدرن تبدیل شده است. با این حال، فناوری DH چالش ها و همچنین مزایایی دارد. اول، نیاز به ایجاد گیاهان “هاپلوئید” است که تنها یک ژنوم مادری را حمل می کنند. سپس تک ژنوم گیاه هاپلوئید از طریق یک فرآیند شیمیایی دو برابر می شود که توسعه خطوط خالص ژنتیکی خالص را تسریع می کند.

ابوباکر گفت: “دارم متوجه شدم که این یک معامله بزرگ است.” پاسخ‌های همکاران در سرتاسر جهان از زمان انتشار مقاله ما در ماه گذشته، کمی قاطعانه بوده است.