به گزارش افرنگ خبر /و به نقل از وب‌سایت رسمی "دانشگاه کالیفرنیا، دیویس"(UC Davis)، دانشمندان یک گام به پرورش گیاهان با ژن‌های متعلق به تنها یک والد نزدیک‌تر شده‌اند. پژوهش جدیدی که به سرپرستی زیست‌شناسان گیاهی دانشگاه کالیفرنیا، دیویس انجام شده است، مکانیسم ورای حذف نیمی از ژنوم را نشان می‌دهد و شاید بتواند پرورش ساده‌تر و سریع‌تر گیاهان زراعی با ویژگی‌های مطلوب مانند مقاومت در برابر بیماری را امکان‌پذیر کند.

این پژوهش، مدیون کشفی است که بیش از یک دهه پیش توسط "سایمون چان"(Simon Chan)، استادیار زیست‌شناسی گیاهی در دانشکده علوم زیستی دانشگاه کالیفرنیا، دیویس و همکارانش صورت گرفت.

گیاهان مانند انسان‌ها، مجموعه‌ای از کروموزوم‌های مشابه را از هر یک از والدین به ارث می‌برند. گیاه برای انتقال یک صفت مطلوب مانند مقاومت در برابر آفات یا خشکی به همه فرزندان باید گونه ژنتیکی یکسانی را در هر کروموزوم داشته باشد اما ایجاد کردن گیاهانی که این روش را به کار می‌برند، می‌تواند چندین نسل طول بکشد.

چان و همکار او "راوی ماروتاچالم"(Ravi Maruthachalam) در سال ۲۰۱۰، راهی برای حذف سهم ژنتیکی یکی از والدین در پرورش گیاه آزمایشگاهی "آرابیدوپسیس"(Arabidopsis) کشف کردند. آنها پروتئینی موسوم به "CENH3" را که در سانترومر واقع در مرکز کروموزوم یافت می‌شود، تغییر دادند. هنگامی که آنها سعی کردند نوع وحشی آرابیدوپسیس را در تلاقی با گیاهانی قرار دهند که CENH3 آنها اصلاح شده بود، گیاهانی با نصف تعداد کروموزوم‌های طبیعی به دست آوردند. بخشی از ژنوم یک گیاه والد برای ایجاد یک گیاه هاپلوئید(Haploid) حذف شده بود.

پژوهش چان و ماروتاچالم، در مارس سال ۲۰۱۰ در مجله "Nature" منتشر شد. سپس آنها تلاش‌هایی را برای دستیابی به نتایج مشابه در گیاهان زراعی مانند ذرت، گندم و گوجه‌فرنگی آغاز کردند.

آشکار شدن یک راز!

پروفسور "لوکا کومای"(Luca Comai)، پژوهشگر بخش زیست‌شناسی گیاهی و مرکز ژنوم دانشگاه کالیفرنیا، دیویس و پژوهشگر ارشد پژوهش جدید گفت: تکرار راهبرد دقیق چان در خارج از آرابیدوپسیس، تاکنون بی‌نتیجه بوده است. آزمایشگاه‌های دیگر اخیرا با دستکاری CENH3، گیاهانی با یک مجموعه کروموزوم ایجاد کرده‌اند اما مشخص نیست که نتایج چگونه به هم مرتبط هستند.

وی افزود: مبنای مکانیکی اثرات CENH3 بر القای هاپلوئید، مرموز بود. به نظر می‌رسد که قوانین متفاوتی برای هر گونه وجود دارد.

بسیاری از این رمز و رازها اکنون مشخص شده‌اند. "موهان ماریموتو"(Mohan Marimuthu)، پژوهشگر مرکز ژنوم و بخش زیست‌شناسی گیاهی دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، به همراه کومای، ماروتاچالم و همکارانشان دریافتند که وقتی پروتئین CENH3 تغییر می‌کند، پیش از لقاح از DNA تخمک حذف می‌شود و سانترومر را ضعیف می‌کند.

کومای گفت: در تقسیمات جنینی بعدی، سانترومرهای بدون CENH3 که توسط تخمک ایجاد می‌شوند، در رقابت با سانترومرهای غنی از CENH3 که توسط اسپرم ایجاد می‌شوند، شکست می‌خورند و ژنوم ماده حذف می‌شود.

وی افزود: این موضوع که هرگونه کاهش انتخابی CENH3 باعث ضعف سانترومر می‌شود، نتایج ابتدایی ارائه شده توسط چان و ماروتاچالم و همچنین نتایج جدید آزمایشگاه‌های دیگر که روی گندم و ذرت انجام شده‌اند را توضیح می‌دهد. این دانش جدید باید القای هاپلوئید در گیاهان زراعی را ساده‌تر کند.

این پژوهش، در مجله "Science Advances" به چاپ رسید.