15:46
Comentarii Adauga Comentariu

_ Este nevoie de trei: Mutațiile genetice care au făcut posibilă cultivarea orezului

_ Este nevoie trei: Mutațiile genetice care au făcut posibilă cultivarea orezului

Orezul are o istorie lungă ca aliment de bază în Japonia și în alte părți ale Asiei. Rezultatele unui nou studiu realizat de o colaborare internațională de cercetare sugerează că apariția orezului cultivat din plantele de orez sălbatic este rezultatul a trei mutații genetice care fac ca semințele (adică boabele de orez) să cadă din plantă mai puțin ușor.

În investigațiile lor, cercetătorii au descoperit că fiecare dintre cele trei mutații individual au un efect redus, dar când toate cele trei mutații sunt prezente, paniculele plantei de orez își păstrează mai multe semințe, ceea ce duce la un randament mai mare al culturii.

Se crede că domesticirea orezului sălbatic a început atunci când strămoșii noștri au descoperit și au început să cultive plante de orez care nu își scapă ușor semințele, deschizând calea pentru o producție stabilă de orez. Se speră că aceste rezultate ale cercetării pot contribui la îmbunătățirea ulterioară a ușurinței cu care semințele de orez cad (adică făcând recolta mai ușor de treierat) și la dezvoltarea soiurilor de orez cu randament ridicat, unde fiecare bob poate fi recoltat, reducând deșeurile.

Această descoperire a fost făcută printr-o colaborare internațională care a inclus cercetători de la Școala de Agricultură a Universității Kobe (Japonia), Institutul Național de Genetică (Japonia), University College London (Marea Britanie), Universitatea din Warwick (Marea Britanie) , Universitatea de Agricultură Yezin (Myanmar) și Institutul de Cercetare și Dezvoltare Agricolă din Cambodgia.

Oryza sativa (denumită adesea orez asiatic în engleză) este cultivată și consumată pe scară largă în întreaga lume. Se știe că provine din buruiana sălbatică de orez Oryza rufipogon. Se crede că orezul a început să fie cultivat atunci când vânătorii culegători în antichitate alegeau plante individuale de orez sălbatic care aveau caracteristici potrivite pentru acest scop. Plantele de orez sălbatic efectuează un proces de spargere a semințelor care le împrăștie semințele, permițându-le să se înmulțească eficient.

Cu toate acestea, la cultivarea orezului, această spargere a semințelor trebuie suprimată pentru a obține o recoltă stabilă. În 2006, a fost descoperită gena sh4: această genă este necesară pentru începerea spălării semințelor la plante, inclusiv orezul, și s-a propus ca o mutație a acestei gene să permită cultivarea orezului.

Cu toate acestea, actuala. Echipa de cercetare a arătat că această mutație sh4 este insuficientă pentru a preveni pierderea prin spargerea semințelor, sugerând că sunt implicate și alte mutații ale genelor. Accentuându-se pe istoria timpurie a cultivării orezului, acest studiu a reunit specialiști în genetica plantelor, arheobotanica și mecanica structurală pentru a elucida modul în care au ajuns să fie cultivate randamentele crescânde de orez.

Sfararea semințelor este cauzată de o structură. numit stratul de abscizie care se formează la baza fiecărei semințe de orez. Cercetătorii au descoperit că o singură substituție de nucleotidă (de la citozină la timină) în ADN-ul genei qSH3 este necesară pentru a inhiba stratul de abscizie, în plus față de mutația genei sh4 menționată mai sus. Această mutație a genei qSH3 se găsește în principalele tipuri de orez cultivate la nivel mondial (indica și japonica).

Mutațiile individuale legate de spargerea semințelor, de exemplu în genele sh4 și qSH3, nu pot împiedica spargerea în orezul sălbatic. plante pe cont propriu. Cu toate acestea, cercetătorii au descoperit că atunci când mutațiile sh4 și qSH3 au fost combinate, acest lucru a inhibat parțial formarea stratului de abscizie, care este necesar pentru spargerea semințelor. În ciuda acestui fapt, ei au ajuns la concluzia că o inhibiție atât de mică nu ar fi suficientă pentru a produce un randament stabil al culturii, deoarece semințele cad ușor într-un mediu natural. Astfel, au decis să se concentreze în continuare pe forma paniculelor. Panicul se referă la ciorchinii de ramuri subțiri din vârful plantei de orez care poartă semințele.

Orezul sălbatic are o structură de paniculă deschisă care permite semințelor să cadă ușor. Prin hibridizare, cercetătorii au produs 8 plante de orez sălbatic, fiecare cu o combinație diferită de trei mutații genetice: o mutație la SPR3 care provoacă închiderea paniculelor și mutațiile sh4 și qSH3 menționate mai sus. Apoi au investigat randamentul fiecărei plante. Ei au descoperit că mutațiile individuale au avut un efect redus și că chiar și combinarea a două mutații nu a dus la o creștere mare a randamentului. Cu toate acestea, atunci când toate cele trei mutații ale genelor au fost prezente, randamentul a crescut exponențial.

O analiză a mecanicii structurale a alterării paniculelor închise și a inhibării stratului de abscizie a relevat o relație complementară între cele două. Sarcina gravitațională asupra stratului de abscizie al bazei semințelor este mai mică la plantele cu paniculă închisă decât la plantele cu paniculă deschisă, ceea ce poate duce la un randament și mai mare al culturii prin reducerea în continuare a spargerii semințelor. „Comportamentul care nu distruge semințele” cauzat de mutațiile sh4 și qSH3 și „paniculele închise” cauzate de mutația SPR3 sunt caracteristici complet neînrudite, cu toate acestea, colaborarea incidentală dintre aceste caracteristici este considerată a fi ceea ce a permis orezului să devină o cultură.

În pilda celor trei săgeți, căpetenia războiului japonez din secolul al XVI-lea MORI Motonari a dat fiecăruia dintre cei trei fii ai săi câte o săgeată și au reușit să spargă cu ușurință săgețile individuale. Cu toate acestea, un mănunchi de trei săgeți este mai puternic și, arătându-le fiilor săi că trei săgeți împreună nu pot fi sparte, el le-a explicat că cele trei ar trebui să lucreze împreună să guverneze țara. La soiurile de orez, trei mutații care au un efect redus asupra lor lucrează, întâmplător, împreună - o piatră de treaptă importantă către succesul orezului ca cultură.

Orezul a fost o sursă de energie zilnică pentru oameni de mii de ani. ani și unele soiuri de orez japoneze sunt considerate opere de artă culturale. Aceste rezultate ale cercetării nu numai că dezvăluie mecanismul de spargere a semințelor, ci ne oferă și o perspectivă asupra istoriei lungi din spatele îmbunătățirii cultivării orezului.

Chiar dacă orezul este o cultură esențială la nivel mondial, încă nu se înțelege pe deplin cum a fost domesticit. Progresele în tehnicile agricole au fost însoțite de dezvoltarea soiurilor de orez care și-au scăpat din ce în ce mai puțin ușor semințele, ceea ce sugerează că dobândirea unui comportament care nu sparge semințe este rezultatul mutațiilor multiple ale genelor.

Se speră că prin investigarea în continuare a acestor mutații, procesul de cultivare a orezului poate fi elucidat. În plus, cantitatea de spargere a semințelor ar putea fi controlată utilizând gene cu multe dintre aceste mutații, ceea ce duce la dezvoltarea de noi soiuri de orez unde toate semințele produse de plantă pot fi recoltate.

Cercetarea a fost publicată în Proceedings of the National Academy of Sciences.


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:


Nr. de articole la aceasta sectiune: 0, afisate in 1 pagina.