URBANA, Ilinija. Mokslininkai artėja prie vandens kanapių ir Palmerio burnočių, dviejų iš labiausiai varginančių žemės ūkio piktžolių JAV, piktybiškumo genų paieškos.
Radus genus, piktžolėms gali atsirasti nauji „genetinės kontrolės“ metodai, kurie daugelyje vietų nebeatsako į herbicidus.
„Jei žinotume, kurie genai kontroliuoja piktybiškumą ir galėtume priversti tuos genus daugintis populiacijoje, kiekvienas lauko augalas po kelių kartų būtų patinas, o teoriškai populiacija subyrėtų“, - sako profesorius ir docentas Pat Tranelis. viduje konors Augalotyros katedra ne Ilinojaus universitetas ir pagrindinis tyrimo autorius Naujas fitologas.
Tranelis ir jo kolegos anksčiau nustatė molekulinius žymenis, susijusius su vyrų genomo regionu. Po nustatant vyriškų piktžolių genomus abiejų rūšių tyrėjai galėjo naudoti šiuos žymenis nuliui vyriškame regione. Dabar jie pasiekia 120–150 genų, kol suranda tikslą.
„Esame įsitikinę, kad dauguma tų maždaug 120 genų tikriausiai nieko neveikia. Tai tik daiktai, susikaupę tame genomo regione “, - sako Tranel. "Jei turėčiau atspėti, sakyčiau, kad galbūt 10 iš jų daro kažką svarbaus".
Šių piktžolių genų, susijusių su lytimi, susiaurinimas galėtų turėti praktinės vertės kontrolei, tačiau tyrimas taip pat nušviečia dioecijos reiškinį - vyrų ir moterų lytinius organus atskiriems asmenims. Didžioji dauguma gyvūnų yra dviviečiai, tačiau augaluose tai reta. Daugiau nei 90% žydinčių augalų turi abu to paties asmens lytinius organus ir dažnai toje pačioje gėlėje.
Tačiau vandens kanapės ir Palmerio burnočiai yra dviviečiai.
Dioecy reiškia, kad augalui neįmanoma apsidulkinti; vietoj to moteriškos lytinės ląstelės turi būti apvaisintos vyro žiedadulkėmis iš kito augalo. Tai yra geras dalykas užtikrinant genetinę populiacijos įvairovę. Ir tikėtina, kad dėl to vandens kanapės ir Palmerio burnočiai taip sėkmingai išvengė žalingo kelių herbicidų poveikio.
„Iki šiol vandens kanapės ir Palmerio burnočiai atsparumą herbicidams turi atitinkamai per septynis ir aštuonis veikimo būdus. Dviejų šeimų reprodukcija lemia tai, kad visi šie atsparumo bruožai yra maišomi ir derinami individų viduje. Šis maišymas leido abiejų rūšių populiacijoms derinti daugybę atsparumų herbicidams, o gamintojams liko nedaug veiksmingų herbicidų pasirinkimo galimybių “, - sako Tranel.
Supratimas apie retą dioecijos reiškinį augaluose gali padėti mokslininkams susikurti, kaip bruožai paveldimi iš kiekvieno iš tėvų, ir suprasti, kaip šis reiškinys vystosi.
Skirtingai nei gyvūnams, kai manoma, kad dioecija vystėsi tik vieną kartą, mokslininkai mano, kad dioecy augaluose daug kartų keitėsi. Ir, pasak Tranelio tyrimo, atrodo, kad jis vystėsi nepriklausomai nuo vandens kanapių ir Palmerio burnočių - dviejų labai glaudžiai susijusių rūšių.
„Nesu pasirengęs sakyti, kad visiškai žinome, kad jie vystėsi atskirai, tačiau visa mūsų rasta informacija patvirtina šią idėją. Tik du iš 120–150 genų buvo panašūs į abi rūšis “, - sako Tranel.
Vienas iš tų bendrų genų, Florigen, padeda augalams reaguoti į dienos ilgumą, inicijuodamas žydėjimą. „Tranel“ dar nežino, ar tai lemia gėlių lytį, tačiau jis suintrigavo, kad ji atsirado abiejų rūšių vyrams būdingame Y regione.
„Mes tiksliai nežinome, bet galbūt tai susiję su patinais anksčiau žydėjusiais patinais. Tai gali būti naudinga vyrams, nes tada jie išmes žiedadulkes, kai pirmosios patelės taps imlios. Taigi, jei iš tikrųjų Palmeris ir vandens kanapės iš tikrųjų vystėsi atskirai, tačiau abu šį Florigen geną įgijo siekdami pranašumo, tai būtų puikus paralelinės evoliucijos pavyzdys “.
„Tranel“ tikisi dar labiau susiaurinti abiejų rūšių vyrams būdingą Y regioną, kad būtų išskirti genai, lemiantys vyriškumą. Nėra garantijos, kad nustačius tuos genus bus sukurtas genetinės kontrolės sprendimas - „Tranel“ greičiausiai turėtų tam pritraukti pramonės partnerius, tačiau tokios priemonės turėjimas nėra taip toli, kaip kadaise.
Straipsnyje „Vyrams būdingi Y-chromosomų regionai vandens kanapėse (Amaranthus tuberculus) ir Palmerio burnočių (Amaranthus palmeri) “, Yra paskelbta Naujas fitologas [DOI: 10.1111 / nph.17108]. Tarp autorių yra Jacobas Montgomery, Darci Giacomini ir Pat Tranelis iš Ilinojaus universiteto ir Detlefas Weigelis iš Maxo Plancko raidos biologijos instituto. Projektą parėmė USDA Nacionalinis maisto ir žemės ūkio institutas ir Maxo Plancko draugija.
Augalininkystės mokslų katedra yra Žemės ūkio, vartotojų ir aplinkos mokslų kolegija ne Ilinojaus piktžolių mokslas.