20:02 2022-06-30
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Gena împrumutată ajută porumbul să se adapteze la altitudini înalte, temperaturi scăzute
_ Gena împrumutată ajută porumbul să se adapteze la altitudini înalte, frig temperaturi
Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord arată că o genă importantă din porumb numită HPC1 modulează anumite procese chimice care contribuie la perioada de înflorire și își are originile în „teosinte mexicana”, un precursor al porumbului modern. care crește sălbatic în zonele înalte ale Mexicului. Descoperirile oferă o perspectivă asupra evoluției plantelor și selecției trăsăturilor și ar putea avea implicații pentru adaptarea porumbului și a altor culturi la temperaturi scăzute.
„Suntem în mare măsură interesați să înțelegem modul în care variațiile naturale ale lipidelor sunt implicate în creștere. și dezvoltarea plantelor și modul în care acești compuși pot ajuta plantele să se adapteze la mediile lor imediate”, a spus Rubén Rellán-Álvarez, profesor asistent de biochimie structurală și moleculară la NC State și autorul corespondent al unei lucrări care descrie cercetarea. „În mod specific, am vrut să aflăm mai multe despre variația lipidelor numite fosfolipide, care constau din fosfor și acizi grași, și despre rolul lor în adaptarea la frig, un nivel scăzut de fosfor și despre reglarea proceselor importante pentru fitness și randamentul plantelor, cum ar fi timpul de înflorire”.
Porumbul cultivat la altitudini mai mari, cum ar fi ținuturile muntoase din Mexic, are nevoie de acomodații speciale pentru a crește cu succes. Temperaturile mai reci din aceste regiuni muntoase pun porumbul într-un ușor dezavantaj în comparație cu porumbul cultivat la altitudini mai joase și la temperaturi mai ridicate.
„La altitudini înalte, la temperaturi mai scăzute, este nevoie de mai mult timp pentru a face o plantă de porumb. pentru a reduce acumularea de unități de căldură — porumbul trebuie să acumuleze căldură sau unități de creștere”, a spus Rellán-Álvarez. „La 10.000 de picioare (2.600 de metri), este nevoie de trei ori mai mult pentru a face o plantă de porumb decât la altitudini mai joase. Pentru a se adapta la aceste condiții speciale, campesinos – micii fermieri – trebuie să planteze devreme în sezon și să planteze adânc în sol; este o creștere foarte lentă, dar constantă în lunile anterioare până la sosirea sezonului ploios.De-a lungul mileniilor, campesinos au selectat soiuri de porumb care pot prospera în aceste condiții speciale, fiind capabile să crească la temperaturi scăzute și să înflorească devreme înainte de sosirea lunilor mai reci în timpul iernii. „
Acolo intervine gena HPC1, spun cercetătorii. La soiurile de porumb cultivate la altitudini joase, inclusiv cea mai mare parte a porumbului cultivat în Statele Unite ale Americii, gena descompune fosfolipidele care la alte specii s-au dovedit că se leagă de proteine importante care accelerează timpul de înflorire.
„Fosfolipidele”. sunt, de asemenea, blocuri importante ale membranelor celulare. Toate lipidele au forme diferite, iar echilibrarea acestor forme este ceea ce permite membranelor să rămână intacte și ajută plantele să supraviețuiască perioadelor de stres", a declarat Allison Barnes, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Rellán-Álvarez și co- primul autor al lucrării.
În munți, totuși, gena se aprinde greșit, dar în beneficiul porumbului de munte.
„La porumbul de munte, o versiune defectuoasă a genei a fost selectat și acest lucru a dus la niveluri ridicate de fosfolipide", a spus Rellán-Álvarez. „Am dezvoltat un mutant CRISPR-Cas9 și am confirmat funcția metabolică a genei. De asemenea, am arătat interacțiuni similare fosfolipide-proteine care au fost descrise la alte specii pentru a regla timpul de înflorire.”
„Fosfolipidele care sunt care nu sunt defalcate în zonele muntoase pot fi mai bune pentru a menține membranele împreună, permițând plantei să supraviețuiască mediului nefavorabil”, a adăugat Barnes.
În lucrare, cercetătorii arată rezultatele unor experimente vaste în Mexic, în zonele joase și zonele înalte — în care era prezentă versiunea de munte a genei. Ei au descoperit că porumbul cu versiunea de înaltă a genei a înflorit cu o zi mai devreme decât plantele fără acea versiune a genei. Între timp, porumbul cultivat în zonele joase cu versiunea de înaltă a genei a înflorit cu o zi mai târziu decât plantele fără acea versiune a genei.
„Ajută planta să se descurce mai bine în mediul său local”, a spus Fausto Rodríguez-Zapata, Ph.D. student în laboratorul lui Rellán-Álvarez și co-primul autor al lucrării. „Dacă înflorirea nu funcționează, nu va exista sămânță, așa că nu este surprinzător că ceva implicat în perioada de înflorire este implicat și în adaptarea locală.”
Studiul a examinat, de asemenea, evoluția porumbului de-a lungul a mii de ani de selecția fermierilor în toată emisfera vestică. Nativii americani au domesticit porumb cu mii de ani în urmă, în sud-vestul Mexicului, dintr-o plantă sălbatică numită teosinte parviglumis și, cu mare ingeniozitate, au adus și adaptat porumb peste America - de la deșerturile Arizona și Perú până la pădurile umede din Yucatán și Columbia, inclusiv până în munții mexicani, unde porumbul a fost încrucișat cu o altă plantă sălbatică de teosinte – teosinte mexicana.
„Rezultatele noastre arată că amestecul de porumb cu teosinte mexicana a ajutat porumbul să se adapteze la condițiile de munte și că acest amestec este relevant în porumb modern", a spus Rellán-Álvarez.
În studiu, cercetătorii au arătat că bucăți genetice din teosinte mexicana - și anume versiunea de munte a HPC1 - au fost reținute în porumbul modern.
„Această reținere – ceea ce oamenii de știință numesc introgresiune – este similară cu oamenii din zilele noastre care rețin bucăți de Neanderthal în codul lor genetic. Aceste piese au fost păstrate pentru că au fost selectate de-a lungul timpului și aduc un oarecare avantaj”, Rodríguez-Z. a spus apata.
Studiul a arătat, de asemenea, varianta de înaltă a HPC1 în porumb cultivat în Canada, nordul Statelor Unite și nordul Europei – ceea ce are sens datorită climatului mai rece găsit în acele locații.
Cercetătorii din NC State examinează acum rolul acestei gene și al altor gene implicate în metabolismul fosforului pentru a afla modalități mai durabile de cultivare a porumbului și, probabil, pentru a aduce mai multă teosinte mexicană în porumbul modern.
Hârtia apare. în Proceedings of the National Academy of Sciences. Cercetătorii de la Penn State University, UC Davis, Iowa State University, Cornell University și Cold Spring Harbor au fost coautorul lucrării.
Comentarii:
Adauga Comentariu