راز ۱۲۵ میلیون ساله گوجه فرنگی آشکار شد

گیاهان نیز همانند انسان تکامل ژنتیکی دارند و در این مورد نیز کاملا منحصربه فرد می باشند.

به نقل از آی‌ای، محققان آزمایشگاه کُلد اسپرینگ هاربور(Cold Spring Harbor) چیزی را کشف کردند که بیشتر از ۱۲۵ میلیون سال رخ دادن آن به طول می‌انجامد و پیچیدگی‌های ژنتیک گیاهان را مشخص می کند.

این امکان پذیر کلید فهمیدن چگونگی تنظیم ژن‌ها در گیاهان باشد. به طور کلی، اهمیت این نوشته این‌جاست که می‌توانیم با فهمیدن بهتر ژنتیک گیاهی یک محصول را به طور کامل مهندسی کنیم. به گفتن مثال، ژنومیک گیاه از وقتی که آزمایشگاه نقش مهمی در توالی‌یابی اولین ژنوم گیاه ایفا کرد، به طور قابل توجهی تکامل یافته است. با این حال، تلاش برای دستکاری صفات محصولات از طریق جهش‌های دی‌ان‌ای تا این مدت چالش برانگیز است.

محققان کوششهای خود را بر فهمیدن این نوشته متمرکز کردند که چرا جهش‌های دی‌ان‌ای یکسان در گیاهان گوناگون به طور مداوم صفات محصول مورد نظر را تشکیل نمی‌کنند.

با منفعت گیری از مثالهایی از گیاهان گوجه‌فرنگی و رَنشاط گوش موشی(Arabidopsis thaliana)، آنها می‌توانند فهمید شوند که کلید این کار در سیستم‌های نظارتی متنوعی است که توسط یک ژن به کار می‌رود. قلب این مطالعه حول ژن CLV3 می‌چرخد.

دانشمندان از راه حلهای تازه ویرایش ژنوم برای تشکیل بیشتر از ۷۰ گونه جهش یافته از هر دو گیاه گوجه فرنگی و رَنشاط گوش موشی منفعت گیری کردند. هر جهش دی‌ان‌ای یک تنظیمات اطراف ژن CLV3 را مورد مقصد قرار می‌دهد. این به محققان اجازه داد تا اثرات آن را بر رشد و نمو گیاهان مشاهده کنند.

با کمال شگفتی، این مطالعه نشان داد که این دو گونه گیاهی از سیستم‌های تنظیمی زیاد متغیری برای کنترل یک ژن منفعت گیری می‌کنند. این تفاوت با اصلاح و بهبود فرآیند ژنتیکی مرتبط است که در طول ۱۲۵ میلیون سال تکامل تشکیل شده است.

اجداد گیاهی مشترکی وجود ندارد بلکه یک عنصر تنظیم کننده وجود دارد

دانیل سیرن(Danielle Ciren)، فارغ‌التحصیل دانشکده علوم زیستی کُلد اسپرینگ هاربور که این مطالعه را رهبری کرد، بر اهمیت CLV3 در رشد طبیعی گیاه پافشاری کرد.

او توضیح می‌دهد: اگر این ژن دقیقا در زمان معین فعال نمی‌شد، گیاهان زیاد متفاوت به نظر می‌رسیدند. همه میوه‌ها بزرگ می‌شدند و ایده‌آل نبودند. نمی‌توان به اجداد مشترک نگاه کرد چون آنها دیگر وجود ندارند. به این علت سخت است که بگوییم حالت اولیه گیاهان چه بوده و چطور همه چیز با هم ترکیب شده است.

ساده‌ترین توضیح این است که یک عنصر نظارتی وجود دارد که در برخی ظرفیت‌ها نگه داری شده است و به راه حلهای ظریفی تحول یافته است که این مقداری غیرمنتظره است.

اعتدال پیچیده بین رشد و کارکرد، چالشی را برای مهندسان محصولات تشکیل می‌کند. سیرن این معضل را خاطرنشان کرد. او او گفت که دریافت صفات بهبود یافته زیاد تر شامل قربانی کردن دیگر ویژگی‌های گیاه است.

این مطالعه نشان داد که جهش‌های نزدیک به ابتدای ژن CLV3 برای گوجه فرنگی به طور قابل توجهی بر اندازه آن تاثییر می‌گذارد. در روبه رو، رَنشاط گوش موشی  به اختلالاتی در هر دو تکه ژن نیاز داشت. این نشانه راحتی از واگرایی در مسیرهای تکاملی است.

پیامدهای این پژوهش زیاد گسترده است. فهمیدن عدم یکنواختی در تنظیم ژنتیکی در بین گونه‌های گیاهی می‌تواند رویکرد ما را به مهندسی ژنوم محصولات کشاورزی تحول دهد تا بتوانیم آن را بهتر پیش‌بینی کنیم.

این مطالعه در مجله PLoS Genetics انتشار شده است.