Qarğıdalı tarlasında yerin altında baş verənləri nəzərdən qaçırmaq asandır, lakin qarğıdalı kök arxitekturası quraqlığa dözümlülüyünə, sudan istifadənin səmərəliliyinə və davamlılığa təsir edərək su və qida maddələrinin alınmasında mühüm rol oynaya bilər. Yetiştiricilər qarğıdalı köklərini daha dik bucaq altında böyüməyə təşviq edə bilsələr, məhsul potensial olaraq torpağın daha dərinliklərində olan mühüm resurslara daxil ola bilər.
Bu məqsədə doğru ilk addım qravitropizmdə iştirak edən genləri, cazibə qüvvəsinə cavab olaraq kök böyüməsini öyrənməkdir. jurnalında dərc edilən yeni bir araşdırmada Milli Elmlər Akademiyasının xəbərləri, Wisconsin Universitetinin alimləri, İllinoys Universitetinin tədqiqatçıları ilə əməkdaşlıqda. qarğıdalı və model bitki Arabidopsisdə dörd belə geni müəyyənləşdirin.
Cücərməkdə olan toxum yan tərəfə çevrildikdə, bəzi köklər ani, sıldırım cazibə qüvvəsinə doğru dönər, bəziləri isə bir hissəsini daha yavaş çevirər. Tədqiqatçılar minlərlə şitildə kök qravitropizmindəki incə fərqləri müşahidə etmək üçün maşın görmə üsullarından istifadə etdilər və bu məlumatları hər bir fidan üçün genetik məlumatla birləşdirdilər. Nəticə qravitropizm genlərinin genomdakı ehtimal mövqelərini xəritələndirdi.
Xəritə tədqiqatçıları genomun doğru qonşuluğuna - bir neçə yüz genin bölgələrinə apardı, lakin onlar qravitropizm üçün xüsusi genləri müəyyən etməkdən hələ çox uzaqda idilər. Xoşbəxtlikdən, kömək edə biləcək bir alətə sahib idilər.
“Əvvəllər eyni təcrübəni uzaqdan əlaqəli Arabidopsis bitkisi ilə apardığımız üçün hər iki növdə genomun müvafiq bölgələrindəki genləri uyğunlaşdıra bildik. Sonrakı testlər kök qravitropizmini dəyişdirən dörd genin şəxsiyyətini təsdiqlədi. Yeni məlumat bizə cazibə qüvvəsinin kök sistemi arxitekturasını necə formalaşdırdığını anlamağa kömək edə bilər”, – Viskonsin Universitetinin Botanika Departamentinin professoru və tədqiqatın aparıcı müəllifi Edqar Spaldinq deyir.
İllinoys Universitetinin Bitki Elmləri Departamentinin professoru və tədqiqatın həmmüəllifi Matt Hudson əlavə edir: “Biz qarğıdalıda bir sıra səbəblərə görə, xüsusən də iqlim dəyişikliyi kontekstində vacib olan az tədqiq edilmiş bir xüsusiyyətə baxdıq. . Və biz bunu bitkilər arasındakı təkamül fərqlərini bizim xeyrimizə işlətməklə etdik”.
Bitki bioloqları tərəfindən hərtərəfli təsvir edilən kiçik bir xardal qohumu olan qarğıdalı və Arabidopsis təkamül tarixində bir-birindən təxminən 150 milyon il təkamül keçirmişdir. Hudson izah edir ki, hər iki növün əsas bitki funksiyalarını paylaşmasına baxmayaraq, onları idarə edən genlər zamanla genomda qarışıq olub. Bu, ümumi genləri daraltmaq üçün yaxşı bir şeydir.
Yaxından əlaqəli növlərdə genlər genomda təxminən eyni ardıcıllıqla düzülür (məsələn, ABCDEF). Eyni genlər uzaqdan əlaqəli növlərdə mövcud ola bilsə də, əlamətin xəritələndiyi bölgədəki genlərin sırası uyğun gəlmir (məsələn, UGRBZ). Tədqiqatçılar hər bir genomda hara baxmaq lazım olduğunu müəyyən etdikdən sonra, əks halda uyğun olmayan gen ardıcıllığı ümumi genləri (bu halda B) ortaya çıxardı.
Hudson deyir: “Mən elə bilirdim ki, bir-biri ilə əlaqəsi olmayan bitki növlərindəki genomik intervalları müqayisə etməklə başqa cür tapmayacağımız genləri müəyyən edə bilərik. “Bu analizdən dərhal çıxanda onların doğru genlər olduğuna əmin idik, lakin Spaldinq qrupu daha sonra yeddi və ya səkkiz il onların qravitropizmdə rol oynadığını yoxlamaq üçün möhkəm bioloji məlumatlar əldə etdi. Bunu etdikdən sonra düşünürəm ki, biz bütün yanaşmanı təsdiqləmişik ki, gələcəkdə bu metodu bir çox fərqli fenotiplər üçün istifadə edə biləsiniz”.
Spalding qeyd edir ki, metod çox güman ki, uğurlu olub, çünki dəqiq ölçmələr ümumi mühitdə aparılıb.
"Çox vaxt qarğıdalı tədqiqatçıları bir sahəyə maraq xüsusiyyətlərini ölçürlər, Arabidopsis tədqiqatçıları isə bitkilərini böyümə kameralarında böyüdürlər" deyir. “Biz kök qravitropizm fenotipini yüksək idarə olunan şəkildə ölçdük. Bu toxumlar petri boşqabında yetişdirildi və hər cür dəyişkənliyə açıq olan real dünyada ölçə biləcəyiniz xüsusiyyətlərdən fərqli olaraq, analiz cəmi saatlarla davam etdi.
Xüsusiyyətlər ümumi bir mühitdə ölçülə bilsə belə, bütün xüsusiyyətlər bu metod üçün yaxşı namizəd ola bilməz. Tədqiqatçılar vurğulayırlar ki, sözügedən əlamətlərin əsas bitki funksiyası üçün əsas olması, eyni qədim genlərin əlaqəli olmayan növlərdə mövcud olmasını təmin etmək lazımdır.
Spalding deyir: "Qravitropizm bu yanaşma ilə öyrənilmək üçün xüsusilə əlverişli ola bilər, çünki bu, torpağın uğurlu kolonizasiyasından sonra tumurcuqların və köklərin orijinal ixtisaslaşmasının açarı olardı".
Hudson qeyd edir ki, qravitropizm fərqli bir mənzərənin kolonizasiyası üçün də əsas olacaq.
"NASA digər planetlərdə və ya kosmosda məhsul yetişdirməkdə maraqlıdır və onlar bunun üçün nə yetişdirməli olduğunuzu bilməlidirlər" dedi. "Bitkilər cazibə qüvvəsi olmadan olduqca parçalanmışdır."
“Qravitropizmdə təbii variasiyaya təsir edən genləri müəyyən etmək üçün qarğıdalı və Arabidopsis QTL daxilində ortologiyadan istifadə” adlı məqalə dərc olunub. Milli Elmlər Akademiyasının xəbərləri [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. Tədqiqat Milli Elm Fondu tərəfindən maliyyələşdirilib.
Bitki Elmləri Bölməsi İllinoys Urbana-Champaign Universitetinin Kənd Təsərrüfatı, İstehlakçı və Ətraf Mühit Elmləri Kollecindədir.
Mənbə: https://www.sciencedaily.com