Այն, ինչ տեղի է ունենում գետնի տակ եգիպտացորենի դաշտում, հեշտ է անտեսել, բայց եգիպտացորենի արմատային ճարտարապետությունը կարող է կարևոր դեր խաղալ ջրի և սննդանյութերի ձեռքբերման գործում՝ ազդելով երաշտի հանդուրժողականության, ջրի օգտագործման արդյունավետության և կայունության վրա: Եթե բուծողները կարողանան խրախուսել եգիպտացորենի արմատները աճել ավելի կտրուկ անկյան տակ, բերքը կարող է պոտենցիալ մուտք ունենալ հողի խորքում գտնվող կարևոր ռեսուրսների վրա:
Այդ նպատակին հասնելու առաջին քայլը գրավիտրոպիզմի մեջ ներգրավված գեների ուսուցումն է, արմատների աճը՝ ի պատասխան ձգողականության: Նոր ուսումնասիրության մեջ, որը հրապարակվել է Մանրամասն ՀՀ ԳԱԱ, Վիսկոնսինի համալսարանի գիտնականները՝ համագործակցելով Իլինոյսի համալսարանի հետազոտողների հետ: բացահայտել չորս նման գեներ եգիպտացորենի և մոդելային բույսի Արաբիդոպսիսում:
Երբ բողբոջող սերմը շրջվում է կողքի վրա, որոշ արմատներ հանկարծակի, կտրուկ շրջվում են դեպի ձգողականությունը, իսկ մյուսները մի մասն ավելի դանդաղ են պտտվում: Հետազոտողները օգտագործել են մեքենայական տեսողության մեթոդներ՝ հազարավոր տնկիների մեջ արմատային գրավիտրոպիզմի նուրբ տարբերությունները դիտարկելու համար և այդ տվյալները համակցել յուրաքանչյուր տնկիների գենետիկական տեղեկատվության հետ: Արդյունքը քարտեզագրեց գրավիտրոպիզմի գեների հավանական դիրքերը գենոմում:
Քարտեզը հետազոտողներին հասցրեց գենոմի ճիշտ հարևանությանը՝ մի քանի հարյուր գեների շրջաններ, բայց նրանք դեռ շատ հեռու էին գրավիտրոպիզմի հատուկ գեների նույնականացումից: Բարեբախտաբար, նրանք ունեին գործիք, որը կարող էր օգնել:
«Քանի որ մենք նախկինում կատարել էինք նույն փորձը հեռավոր ազգակից Արաբիդոպսիս բույսի հետ, մենք կարողացանք համապատասխանեցնել գեները երկու տեսակների գենոմի համապատասխան հատվածներում: Հետագա թեստերը ստուգեցին չորս գեների նույնականացումը, որոնք փոփոխում են արմատների գրավիտրոպիզմը: Նոր տեղեկատվությունը կարող է օգնել մեզ հասկանալ, թե ինչպես է գրավիտացիան ձևավորում արմատային համակարգի ճարտարապետությունը», - ասում է Էդգար Սպալդինգը, Վիսկոնսինի համալսարանի բուսաբանության ամբիոնի պրոֆեսոր և հետազոտության առաջատար հեղինակը:
Իլինոյսի համալսարանի մշակաբույսերի գիտությունների ամբիոնի պրոֆեսոր և հետազոտության համահեղինակ Մեթ Հադսոնը ավելացնում է. . Եվ մենք դա արեցինք՝ ստիպելով բույսերի միջև էվոլյուցիոն տարբերություններն աշխատել մեր օգտին»:
Եգիպտացորենը և արաբիդոպսիսը, մանանեխի փոքր հարաբերականը, որը սպառիչ կերպով նկարագրված է բույսերի կենսաբանների կողմից, էվոլյուցիոն պատմության ընթացքում զարգացել են մոտ 150 միլիոն տարվա տարբերությամբ: Հադսոնը բացատրում է, որ թեև երկու տեսակներն էլ կիսում են բույսերի հիմնական գործառույթները, դրանք վերահսկող գեները, հավանաբար, ժամանակի ընթացքում խառնվել են գենոմում: Պարզվում է, որ դա լավ բան է ընդհանուր գեները նեղացնելու համար:
Սերտորեն կապված տեսակների մեջ գեները հակված են գենոմում մոտավորապես նույն կարգով դասավորվել (օրինակ՝ ABCDEF): Չնայած նույն գեները կարող են գոյություն ունենալ հեռավոր ազգակից տեսակների մեջ, այն տարածաշրջանում գեների դասավորությունը, որին հատկանիշը քարտեզագրվում է, չի համընկնում (օրինակ՝ UGRBZ): Այն բանից հետո, երբ հետազոտողները պարզեցին, թե որտեղ պետք է փնտրել յուրաքանչյուր գենոմում, այլապես անհամապատասխան գեների հաջորդականությունները ստիպեցին ընդհանուր գեներին (այս դեպքում B) դուրս գալ:
«Ես կարծում էի, որ շատ լավ է, որ մենք կարող ենք բացահայտել գեները, որոնք այլ կերպ չէինք գտնի, պարզապես համեմատելով գենոմային ընդմիջումները անկապ բույսերի տեսակների մեջ», - ասում է Հադսոնը: «Մենք բավականին վստահ էինք, որ դրանք ճիշտ գեներ են, երբ նրանք դուրս եկան այս վերլուծությունից, բայց Սպալդինգի խումբն այնուհետև ևս յոթ կամ ութ տարի ծախսեց՝ ստանալով ամուր կենսաբանական տվյալներ՝ ստուգելու համար, որ նրանք իսկապես դեր են խաղում գրավիտրոպիզմի մեջ: Դա անելով, ես կարծում եմ, որ մենք վավերացրել ենք ամբողջ մոտեցումն այնպես, որ ապագայում դուք կարող եք օգտագործել այս մեթոդը շատ տարբեր ֆենոտիպերի համար»:
Սփալդինգը նշում է, որ մեթոդը, հավանաբար, հատկապես հաջողակ էր, քանի որ ճշգրիտ չափումները կատարվել են ընդհանուր միջավայրում:
«Հաճախ եգիպտացորենի հետազոտողները չափում են իրենց հետաքրքրության առանձնահատկությունները մի դաշտում, մինչդեռ Արաբիդոպսիսի հետազոտողները հակված են աճեցնել իրենց բույսերը աճի պալատներում», - ասում է նա: «Մենք չափել ենք արմատային գրավիտրոպիզմի ֆենոտիպը խիստ վերահսկվող եղանակով: Այս սերմերը աճեցվել են Պետրի ափսեի վրա, և փորձարկումը տևել է ընդամենը ժամեր՝ ի տարբերություն այն հատկությունների, որոնք դուք կարող եք չափել իրական աշխարհում, որոնք բաց են բոլոր տեսակի փոփոխականությունների համար»:
Նույնիսկ երբ հատկանիշները կարող են չափվել ընդհանուր միջավայրում, ոչ բոլոր հատկանիշներն են այս մեթոդի համար լավ թեկնածուներ: Հետազոտողները շեշտում են, որ խնդրո առարկա հատկությունները պետք է հիմնարար լինեն բույսերի հիմնական գործառույթի համար՝ ապահովելով նույն հնագույն գեների գոյությունը անկապ տեսակների մեջ:
«Գրավիտրոպիզմը կարող է հատկապես հարմար լինել այս մոտեցման միջոցով ուսումնասիրելու համար, քանի որ այն առանցքային կլիներ բողբոջների և արմատների սկզբնական մասնագիտացման համար՝ հողի հաջող գաղութացումից հետո», - ասում է Սպալդինգը:
Հադսոնը նշում է, որ գրավիտրոպիզմը առանցքային կլինի նաև այլ լանդշաֆտի գաղութացման համար:
«NASA-ն հետաքրքրված է այլ մոլորակների վրա կամ տիեզերքում բերք աճեցնելով, և նրանք պետք է իմանան, թե ինչի համար պետք է բուծեք դա անելու համար», - ասում է նա: «Բույսերը բավականին ցրված են առանց ձգողականության»:
«Եգիպտացորենի և Արաբիդոպսիս QTL-ի օրթոլոգիայի կիրառումը՝ գրավիտրոպիզմի բնական տատանումների վրա ազդող գեները բացահայտելու համար» հոդվածը հրապարակված է Մանրամասն ՀՀ ԳԱԱ [DOI՝ 10.1073/pnas.2212199119]: Հետազոտությունը ֆինանսավորել է Ազգային գիտական հիմնադրամը։
Բուսաբուծության գիտությունների բաժինը Իլինոյսի Ուրբանա-Շեմփեյնի համալսարանի գյուղատնտեսական, սպառողական և բնապահպանական գիտությունների քոլեջում է:
Աղբյուր. https://www.sciencedaily.com