Kinachotokea chini ya ardhi katika shamba la mahindi ni rahisi kupuuzwa, lakini usanifu wa mizizi ya mahindi unaweza kuwa na jukumu muhimu katika upatikanaji wa maji na virutubisho, kuathiri uvumilivu wa ukame, ufanisi wa matumizi ya maji, na uendelevu. Ikiwa wafugaji wangeweza kuhimiza mizizi ya mahindi kukua chini kwa pembe ya mwinuko, zao hilo lingeweza kupata rasilimali muhimu ndani zaidi ya udongo.
Hatua ya kwanza kuelekea lengo hilo ni kujifunza jeni zinazohusika katika uvutano wa nguvu, ukuaji wa mizizi katika kukabiliana na mvuto. Katika utafiti mpya uliochapishwa katika Kesi ya Chuo cha Taifa cha Sayansi, Wanasayansi wa Chuo Kikuu cha Wisconsin, kwa ushirikiano na watafiti katika Chuo Kikuu cha Illinois. tambua jeni nne kama hizo kwenye mahindi na mmea wa mfano Arabidopsis.
Mbegu inayoota inapogeuzwa upande wake, baadhi ya mizizi hufanya mgeuko wa ghafla, mwinuko kuelekea mvuto, huku mingine ikigeuza sehemu polepole zaidi. Watafiti walitumia njia za maono ya mashine ili kuona tofauti ndogo katika mvuto wa mizizi katika maelfu ya miche na kuchanganya data hiyo na habari za maumbile kwa kila mche. Matokeo yalipanga nafasi zinazowezekana za jeni za uvutano kwenye jenomu.
Ramani iliwafikisha watafiti katika kitongoji kinachofaa katika genome - maeneo ya jeni mia chache - lakini bado walikuwa mbali sana na kutambua jeni maalum za mvuto. Kwa bahati nzuri, walikuwa na zana ambayo inaweza kusaidia.
"Kwa sababu hapo awali tulifanya majaribio sawa na mmea wa Arabidopsis unaohusiana kwa mbali, tuliweza kulinganisha jeni ndani ya maeneo husika ya jenomu katika spishi zote mbili. Majaribio ya ufuatiliaji yalithibitisha utambulisho wa jeni nne zinazorekebisha mvuto wa mizizi. Taarifa mpya inaweza kutusaidia kuelewa jinsi mvuto unavyounda usanifu wa mfumo wa mizizi,” anasema Edgar Spalding, profesa katika Idara ya Mimea katika Chuo Kikuu cha Wisconsin na mwandishi mkuu wa utafiti huo.
Matt Hudson, profesa katika Idara ya Sayansi ya Mazao katika Chuo Kikuu cha Illinois na mwandishi mwenza wa utafiti, anaongeza, "Tuliangalia sifa ambayo haijachunguzwa katika mahindi ambayo ni muhimu kwa sababu kadhaa, haswa katika muktadha wa mabadiliko ya hali ya hewa. . Na tulifanya hivyo kwa kufanya tofauti za mageuzi kati ya mimea zifanye kazi kwa niaba yetu.
Mahindi na Arabidopsis, jamaa ndogo ya haradali iliyoelezewa kikamilifu na wanabiolojia wa mimea, ilibadilika takriban miaka milioni 150 katika historia ya mageuzi. Hudson anaeleza kuwa ingawa spishi zote mbili hushiriki kazi za kimsingi za mmea, jeni zinazozidhibiti kuna uwezekano kuwa zimechanganyika ndani ya jenomu kwa muda. Hiyo inageuka kuwa jambo zuri kwa kupunguza jeni za kawaida.
Katika spishi zinazohusiana kwa karibu, jeni huwa na mpangilio wa takriban sawa katika jenomu (km, ABCDEF). Ingawa jeni zile zile zinaweza kuwepo katika spishi zinazohusiana kwa mbali, mpangilio wa jeni katika eneo ambalo sifa huonyesha hailingani (km, UGRBZ). Baada ya watafiti kubaini mahali pa kuangalia katika kila jenomu, mfuatano wa jeni usiolingana ulifanya jeni za kawaida (katika kesi hii B) zitoke.
"Nilidhani ilikuwa nzuri sana kwamba tunaweza kutambua jeni ambazo hatungepata vinginevyo kwa kulinganisha vipindi vya jeni katika spishi zisizohusiana," Hudson anasema. "Tulikuwa na uhakika kwamba walikuwa jeni sahihi walipotoka nje ya uchanganuzi huu, lakini kikundi cha Spalding kilitumia miaka saba au minane zaidi kupata data dhabiti ya kibaolojia ili kuthibitisha kuwa wanahusika, kwa kweli, wana jukumu katika uvutano wa nguvu. Baada ya kufanya hivyo, nadhani tumeidhinisha mbinu nzima ili kwamba katika siku zijazo, unaweza kutumia njia hii kwa phenotypes nyingi tofauti.
Spalding anabainisha njia hiyo labda ilifanikiwa haswa kwa sababu vipimo sahihi vilifanywa katika mazingira ya kawaida.
"Mara nyingi, watafiti wa mahindi watapima sifa zao za kuvutia shambani, ambapo watafiti wa Arabidopsis wana mwelekeo wa kuinua mimea yao katika vyumba vya ukuaji," anasema. "Tulipima phenotype ya gravitropism ya mizizi kwa njia iliyodhibitiwa sana. Mbegu hizi zilikuzwa kwenye sahani ya petri, na jaribio lilichukua masaa machache tu, tofauti na sifa ambazo unaweza kupima katika ulimwengu wa kweli ambazo ziko wazi kwa kila aina ya tofauti.
Hata wakati sifa zinaweza kupimwa katika mazingira ya kawaida, sio sifa zote hufanya wagombeaji wazuri wa njia hii. Watafiti wanasisitiza sifa zinazohusika zinapaswa kuwa msingi kwa utendakazi wa kimsingi wa mmea, kuhakikisha jeni zile zile za kale zipo katika spishi zisizohusiana.
"Gravitropism inaweza kuwa nzuri sana kusoma kupitia njia hii kwa sababu ingekuwa muhimu kwa utaalam wa asili wa chipukizi na mizizi baada ya ukoloni mzuri wa ardhi," Spalding anasema.
Hudson anabainisha kuwa uvutano wa nguvu utakuwa ufunguo wa ukoloni wa mazingira tofauti, pia.
"NASA ina nia ya kupanda mazao katika sayari nyingine au angani na wanahitaji kujua ni nini utahitaji kuzaliana ili kufanya hivyo," anasema. "Mimea imechanganyikiwa bila mvuto."
Makala, "Leveraging orthology within maize and Arabidopsis QTL kutambua jeni zinazoathiri tofauti asilia katika gravitropism," imechapishwa katika Kesi ya Chuo cha Taifa cha Sayansi [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. Utafiti huo ulifadhiliwa na Wakfu wa Kitaifa wa Sayansi.
Idara ya Sayansi ya Mazao iko katika Chuo cha Sayansi ya Kilimo, Watumiaji na Mazingira katika Chuo Kikuu cha Illinois Urbana-Champaign.
Chanzo: https://www.sciencedaily.com