Tha e furasta dearmad a dhèanamh air na thachras fon talamh ann an achadh arbhair, ach faodaidh àite cudromach a bhith aig ailtireachd freumhan arbhair ann an togail uisge is beathachaidh, a’ toirt buaidh air fulangas tart, èifeachdas cleachdadh uisge, agus seasmhachd. Nam b’ urrainn do luchd-briodaidh freumhan arbhair a bhrosnachadh gus fàs sìos aig ceàrn nas casta, dh’ fhaodadh am bàrr faighinn gu goireasan cudromach nas doimhne san ùir.
Is e a’ chiad cheum a dh’ionnsaigh an amais sin ionnsachadh nan ginean a tha an sàs ann an gravitropism, fàs freumh mar fhreagairt air grabhataidh. Ann an sgrùdadh ùr a chaidh fhoillseachadh anns an Gnothaichean Acadamaidh Nàiseanta nan Saidheansan, luchd-saidheans Oilthigh Wisconsin, ann an co-obrachadh le luchd-rannsachaidh aig Oilthigh Illinois. comharraich ceithir ginean mar sin ann an arbhar agus am plannt modail Arabidopsis.
Nuair a thèid sìol ginideachadh a thionndadh air a thaobh, bidh cuid de na freumhaichean a’ tionndadh gu h-obann, cas a dh’ionnsaigh grabhataidh, agus cuid eile a’ tionndadh bloigh nas slaodaiche. Chleachd an luchd-rannsachaidh dòighean lèirsinn inneal gus eadar-dhealachaidhean seòlta fhaicinn ann an gravitropism freumh ann am mìltean de shìol-chraobhan agus chuir iad còmhla an dàta sin le fiosrachadh ginteil airson gach sìol. Mhìnich an toradh na h-àiteachan a dh’ fhaodadh a bhith aig ginean gravitropism anns an genoma.
Fhuair am mapa an luchd-rannsachaidh chun nàbachd cheart anns an genoma - roinnean de beagan cheudan de ghinean - ach bha iad fhathast fada bho bhith ag aithneachadh ginean sònraichte airson gravitropism. Gu fortanach, bha inneal aca a dh'fhaodadh cuideachadh.
“Leis gu robh sinn air an aon deuchainn a dhèanamh roimhe seo leis a’ phlannt Arabidopsis a bha fada air falbh, bha e comasach dhuinn ginean a mhaidseadh taobh a-staigh roinnean buntainneach an genoma anns an dà ghnè. Dhearbh deuchainnean leanmhainn dearbh-aithne ceithir ginean a bhios ag atharrachadh freumh-gravitropism. Dh’ fhaodadh am fiosrachadh ùr ar cuideachadh le bhith a’ tuigsinn mar a bhios grabhataidh a’ cumadh ailtireachd siostam freumhaich,” thuirt Edgar Spalding, àrd-ollamh ann an Roinn Luibh-eòlais aig Oilthigh Wisconsin agus prìomh ùghdar an sgrùdaidh.
Thuirt Matt Hudson, àrd-ollamh ann an Roinn nan Saidheansan Bàrr aig Oilthigh Illinois agus co-ùghdar sgrùdaidh, “Thug sinn sùil air feart air nach deach mòran rannsachaidh a dhèanamh ann an arbhar-buannachd a tha cudromach airson grunn adhbharan, gu sònraichte ann an co-theacsa atharrachadh clìomaid. . Agus rinn sinn e le bhith a’ toirt air na h-eadar-dhealachaidhean mean-fhàs eadar planntaichean obrachadh nar fàbhar.”
Thàinig coirce agus Arabidopsis, mustard beag a tha air a mhìneachadh gu h-iomlan le bith-eòlaichean planntrais, air adhart mu 150 millean bliadhna bho chèile ann an eachdraidh mean-fhàs. Tha Hudson a’ mìneachadh, ged a tha an dà ghnè a’ co-roinn gnìomhan bunaiteach planntrais, gu bheil coltas ann gu bheil na ginean a tha gan smachdachadh air a dhol am meud taobh a-staigh an genoma thar ùine. Tha sin a’ tionndadh a-mach gur e rud math a th’ ann airson ginean cumanta a chaolachadh.
Ann an gnèithean a tha dlùth cheangailte riutha, tha ginean buailteach a bhith a’ dol suas timcheall air an aon òrdugh san genoma (me, ABCDEF). Ged a dh’ fhaodadh na h-aon ghinean a bhith ann an gnèithean a tha co-cheangailte fada air falbh, chan eil òrdugh nan ginean san roinn a tha na mapaichean caractar a’ freagairt (me, UGRBZ). Às deidh don luchd-rannsachaidh comharrachadh càite am bu chòir dhaibh coimhead anns gach genoma, thug na sreathan gine nach robh cho coltach ris na ginean cumanta (sa chùis seo B) a-mach.
“Bha mi a’ smaoineachadh gu robh e uamhasach fionnar gum b ’urrainn dhuinn ginean a chomharrachadh nach biodh sinn air a lorg a chaochladh dìreach le bhith a’ dèanamh coimeas eadar amannan genomic ann an gnèithean planntrais gun cheangal, ”tha Hudson ag ràdh. “Bha sinn gu math misneachail gur e na ginean ceart a bh’ annta nuair a thàinig iad a-mach às a’ mhion-sgrùdadh seo, ach chuir buidheann Spalding seachad an uairsin seachd no ochd bliadhna eile a’ faighinn dàta bith-eòlasach làidir gus dearbhadh gu bheil, gu dearbh, a’ gabhail pàirt ann an gravitropism. Às deidh sin a dhèanamh, tha mi a’ smaoineachadh gu bheil sinn air an dòigh-obrach gu lèir a dhearbhadh gus am faodadh tu san àm ri teachd an dòigh seo a chleachdadh airson mòran diofar phenotypes. ”
Notaichean spalding is dòcha gu robh an dòigh air leth soirbheachail leis gun deach tomhasan mionaideach a dhèanamh ann an àrainneachd chumanta.
“Gu tric, bidh luchd-rannsachaidh maise-gnùise a’ tomhas na feartan inntinneach aca ann an achadh, ach tha luchd-rannsachaidh Arabidopsis buailteach na planntaichean aca a thogail ann an seòmraichean fàis, ”tha e ag ràdh. “Thumhais sinn an phenotype freumh-gravitropism ann an dòigh a bha gu mòr fo smachd. Chaidh na sìol sin fhàs air truinnsear petri, agus mhair an assay dìreach uairean a thìde, an taca ri feartan a dh’ fhaodadh tu a thomhas san fhìor shaoghal a tha fosgailte do gach seòrsa caochladair. ”
Fiù nuair a ghabhas comharran a thomhas ann an àrainneachd chumanta, chan eil a h-uile feart a’ dèanamh tagraichean math airson an dòigh seo. Tha an luchd-rannsachaidh a’ daingneachadh gum bu chòir feartan a tha fo cheist a bhith bunaiteach do ghnìomhachd bunaiteach planntrais, a’ dèanamh cinnteach gu bheil na h-aon ghinean àrsaidh ann an gnèithean gun cheangal.
“Faodaidh grafitropism a bhith gu sònraichte iomchaidh airson sgrùdadh tron dòigh-obrach seo oir bhiodh e air a bhith air leth cudromach airson a bhith a’ speisealachadh bho thùs bho bhròg is freumhaichean às deidh an dùthaich a bhith air a thuineachadh gu soirbheachail, ”tha Spalding ag ràdh.
Tha Hudson a’ toirt fa-near gum bi gravitropism deatamach airson tuineachadh cruth-tìre eadar-dhealaichte cuideachd.
“Tha ùidh aig NASA ann a bhith a’ fàs bàrr air planaidean eile no san fhànais agus feumaidh fios a bhith aca dè a dh’ fheumadh tu briodadh airson sin a dhèanamh,” thuirt e. “Tha planntrais gu math briste às aonais grabhataidh.”
Tha an artaigil, “A’ lughdachadh litreachadh taobh a-staigh maise-gnùise agus Arabidopsis QTL gus ginean a tha a ’toirt buaidh air atharrachadh nàdarra ann an gravitropism a chomharrachadh,” air fhoillseachadh anns an Gnothaichean Acadamaidh Nàiseanta nan Saidheansan [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. Chaidh an rannsachadh a mhaoineachadh leis an National Science Foundation.
Tha Roinn nan Saidheansan Bàrr ann an Colaiste nan Saidheansan Àiteachais, Luchd-cleachdaidh agus Àrainneachdail aig Oilthigh Illinois Urbana-Champaign.