Untuk beras liar untuk menjadi budaya, mutasi tunggal cukup • Alexander Markov • Berita Sains mengenai "Unsur" • Genetik

Untuk beras liar untuk menjadi berbudaya, mutasi tunggal sudah cukup

Buat pertama kalinya, beras mula ditanam di Asia Tenggara lebih dari 6,000 tahun lalu. Hari ini beras adalah makanan utama manusia, ia memberi makan lebih daripada separuh penduduk dunia (gambar dari www.sciencedaily.com)

Seperti dalam hal gandum, titik utama dalam padi (penanaman) beras adalah kemunculan pelbagai dengan benih yang tidak jatuh, yang membolehkan petani kuno secara drastis mengurangkan kerugian panen. Para saintis dari University of Michigan (USA) telah mengenal pasti latar belakang genetik peristiwa ini. Penampilan beras yang ditanam adalah disebabkan oleh penggantian asid amino tunggal dalam protein pengawalseliaan yang mengawal pembentukan lapisan "perpisahan" antara butir dan batang.

Nenek Nasi Kultiviti (Oryza sativa) dianggap sebagai spesies yang tumbuh liar dengan benih jatuh O. nivara atau dekat dengannya O. rufipogon (atau mungkin kedua-duanya). Baru-baru ini didapati bahawa abscission biji bergantung pada gen yang menerima nama kod sh4. Telah dijumpai oleh kaedah-kaedah genetik klasik, menyeberangi beras liar dengan beras budaya dan menghitung jumlah keturunan dengan benih jatuh dan tidak jatuh dalam generasi pertama dan kedua hibrida. Untuk beras liar O. nivara alel dominan ciri gen ini, sepadan dengan benih jatuh; Ciri-ciri alel reses beras beras buatan sendiri memberikan benih yang tidak jatuh. Walau bagaimanapun, sehingga kini, tidak diketahui apa fungsi protein yang dikodkan oleh gen ini dan bagaimana ia mengawal abscission benih.

Kali ini, penyelidik menetapkan matlamat akhirnya menyelesaikan masalah ini. Menyeberang pelbagai jenis dan jenis beras dan menganalisis taburan kuantitatif pelbagai kombinasi jatuh benih / tidak jatuh dengan ciri-ciri lain (penanda genetik) memungkinkan untuk melokalkan 1700 segmen DNA nukleotida yang terletak di kromosom 4 dan membawa mutasi yang dikehendaki (atau kompleks mutasi pada masa itu). ia belum diketahui).

Peringkat seterusnya kajian ini adalah penjujukan (menentukan urutan nukleotida) dan membandingkan bahagian genom ini dalam tumbuhan dengan benih jatuh dan tidak jatuh. Telah dijumpai bahawa benih yang tidak jatuh disebabkan oleh penggantian nukleotida tunggal: timun (T) beras liar digantikan oleh guanine (G) buatan sendiri, yang membawa kepada penggantian asid amino lisin dengan asparagine dalam protein sepadan.

Protein itu sendiri, berdasarkan urutan asid amino, adalah faktor transkripsi (lihat juga "Evolusi manusia diiringi oleh perubahan dalam aktiviti gen pengawal selia", Item, 13.03.2006), iaitu fungsinya adalah untuk mengawal selia aktiviti beberapa gen lain. Para saintis tidak terlalu malas untuk memeriksa eksperimen ini. Mereka menggunakan teknologi kejuruteraan genetik: melekat pada gen sh4 jeli ubur-ubur protein fluoresen hijau dan memperkenalkan reka bentuk ini ke dalam sel tumbuhan. Dalam sel-sel, gen chimeric diterjemahkan ke dalam protein bercahaya chimeric, dan nukleus sel telah dinyalakan dengan lampu hijau. Ini mengesahkan perkara itu sh4 mengkodekan faktor transkripsi (atau sekurang-kurangnya beberapa jenis protein nuklear), kerana faktor transkripsi, tidak seperti kebanyakan protein lain, tertumpu di dalam nukleus, di mana mereka mengawal kerja gen, dan di bahagian lain sel tidak mempunyai apa-apa.

Pemisahan yang diprogramkan dari organ dan bahagian tertentu (misalnya, buah masak atau daun mati) memainkan peranan penting dalam kehidupan tumbuhan, tetapi mekanisme proses ini masih kurang difahami.Telah diketahui bahawa biasanya di tempat pemisahan harus berlaku, lapisan "perpisahan" dibentuk dari sel-sel struktur khusus. Di dalam padi liar, di antara bijirin dan batang, terdapat "lapisan pemisahan", yang jelas dibezakan dalam luka, yang terdiri daripada sel-sel berdinding kecil. Dalam beras berbudaya, lapisan ini hanya sebahagiannya terbentuk, supaya bijirinnya tetap melekat pada batangnya. Para saintis telah memeriksa di mana bahagian-bahagian tumbuhan gen itu dinyatakan (iaitu, berjalan) sh4. Ternyata ia berfungsi di mana lapisan pemisahan terbentuk, sedangkan di bahagian lain tumbuhan ungkapan gen ini tidak dikesan (dalam eksperimen dengan protein neon hijau yang diterangkan di atas, gen dipaksa untuk menyatakan dirinya dalam akar menggunakan teknik kejuruteraan genetik khas ).

Untuk akhirnya mengesahkan penemuan mereka, saintis memperkenalkan versi "liar" gen itu ke dalam genom beras yang ditanam. sh4 dan yakin bahawa ini membawa kepada pembentukan lapisan pemisahan biasa (iaitu, lengkap).

Rupa-rupanya, pewasan beras dikaitkan dengan pemilihan tumbuhan yang membawa versi mutan gen sh4. Mutasi ini mungkin tidak sepenuhnya mematikan protein yang sama, tetapi hanya sedikit "rosak" itu, jika tidak, lapisan pemisahan tidak akan wujud sama sekali, yang akan menimbulkan masalah utama semasa penguncupan. Rupa-rupanya, perubahan kecil dalam gen pengawalselia memainkan peranan penting dalam pembiakan tumbuhan lain, sekurang-kurangnya, data yang berkaitan sudah tersedia untuk jagung dan tomato.

Sumber: Changbao Li, Ailing Zhou, Tao Sang. Domasi Beras dengan Mengurangkan Potongan // Sains. 2006. V. 311. P. 1936-1939.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: