کشف جدید محققان چینی: ژن‌های کلیدی کنترل‌‌کننده معماری گیاه برنج شناسایی شد

پژوهشگران مؤسسه علوم فیزیکی هفی از زیرمجموعه آکادمی علوم چین موفق شده‌اند سازوکار ژنتیکی مهمی را که زاویه پنجه‌زنی در گیاه برنج را کنترل می‌کند شناسایی کنند؛ ویژگی‌ کلیدی که بر آرایش جمعیت بوته‌ها، میزان دریافت نور، تراکم کاشت و در نهایت پتانسیل عملکرد در واحد سطح اثر مستقیم دارد.

با اینکه پیش‌تر چند ژن مرتبط با این صفت معرفی شده بود، نحوه اتصال مسیرهای درک گرانش به توزیع هورمون‌ها در سطوح بالادستی همچنان به‌طور دقیق روشن نبود. یافته‌های این پژوهش در نشریه Plant Communications منتشر شده است.

کنترل ژنتیکی زاویه پنجه‌زنی برنج

در این مطالعه، محققان با بهره‌گیری از جهش‌زایی از طریق پرتو یون سنگین، جهش‌یافته‌ای با نام ita1 را شناسایی کردند که افزایش قابل‌توجهی در زاویه پنجه‌زنی نشان می‌داد. بررسی‌های مبتنی بر نقشه‌یابی ژنتیکی مشخص کرد حذف 740 جفت‌باز در ناحیه پروموتر ژن ITA1 باعث افزایش بیان این ژن شده است. ITA1 یک فاکتور رونویسی از خانواده MYB است که نقش تنظیمی مهمی در معماری گیاه ایفا می‌کند. آزمایش‌های عملکردی نشان دادند این فاکتور به‌طور مستقیم ژن BRXL4 را فعال می‌کند؛ ژنی که در تعیین محل استقرار پروتئین LAZY1 و شکل‌گیری توزیع نامتقارن هورمون اکسین نقش دارد. این تغییر در توزیع اکسین در نهایت موجب تضعیف پاسخ گرایش به گرانش در گیاه و افزایش زاویه پنجه‌زنی می‌شود.

علاوه بر این، ITA1 بر بیان ژن‌های دیگری که با مسیر اکسین و رشد گیاه مرتبط هستند نیز تأثیر می‌گذارد، از جمله OsIAA20 ،WOX6 و WOX11 که همگی در فرایندهای رشدی نقش دارند. این نتایج جایگاه مرکزی ITA1 را در شبکه تنظیمی کنترل‌کننده این صفت تقویت می‌کند.

در ادامه مشخص شد فاکتور رونویسی LPA1 با اتصال به بخش بالادستی پروموتر ITA1، فعالیت آن را سرکوب می‌کند و به این ترتیب یک ماژول تنظیمی با عنوان LPA1-ITA1-BRXL4 شکل می‌گیرد. تحلیل‌های ژنتیکی نیز وجود رابطه سلسله‌مراتبی میان LPA1 و ITA1 را در کنترل زاویه پنجه‌زنی تأیید کرد و نشان داد LPA1 در سطح تنظیمی بالاتری نسبت به ITA1 قرار دارد.

به گفته پژوهشگران، شناسایی این مسیر تنظیمی نه‌تنها درک دقیق‌تری از معماری گیاه برنج ارائه می‌دهد، بلکه منابع ژنتیکی ارزشمندی برای برنامه‌های اصلاح مولکولی فراهم می‌کند تا بتوان تیپ‌های مطلوب گیاهی را طراحی و عملکرد محصول را در مقیاس مزرعه به‌صورت هدفمند بهبود داد.