Wat der ûndergrûns bart yn in maisfjild is maklik te oersjen, mar maiswurzelarsjitektuer kin in wichtige rol spylje yn wetter- en fiedingswinning, en beynfloedet droechtetolerânsje, effisjinsje fan wettergebrûk en duorsumens. As fokkers maiswurzels kinne stimulearje om yn in steiler hoeke te groeien, kin it gewaaks mooglik tagong krije ta wichtige boarnen djipper yn 'e boaiem.
In earste stap nei dat doel is it learen fan de genen belutsen by gravitropisme, woartelgroei yn reaksje op swiertekrêft. Yn in nije stúdzje publisearre yn 'e Proceedings fan 'e National Academy of Sciences, Universiteit fan Wisconsin wittenskippers, yn gearwurking mei ûndersikers oan de Universiteit fan Illinois. identifisearje fjouwer sokke genen yn mais en de modelplant Arabidopsis.
As in kiemjende sied op 'e kant draait, meitsje guon woartels in hommels, steile bocht nei swiertekrêft, wylst oaren in fraksje stadiger draaie. De ûndersikers brûkten masinefisymetoaden om subtile ferskillen yn root-gravitropisme te observearjen yn tûzenen seedlings en kombineare dy gegevens mei genetyske ynformaasje foar elke seedling. It resultaat mapde de wierskynlike posysjes fan gravitropisme-genen yn it genom.
De kaart krige de ûndersikers nei de juste buert yn it genoom - regio's fan in pear hûndert genen - mar se wiene noch in lange wei fan it identifisearjen fan spesifike genen foar gravitropisme. Gelokkich hiene se in ark dat helpe koe.
"Om't wy earder itselde eksperimint dien hienen mei de fier besibbe Arabidopsis-plant, koenen wy genen oerienkomme binnen de relevante regio's fan it genoom yn beide soarten. Ferfolchtests ferifieare de identiteit fan fjouwer genen dy't root-gravitropisme feroarje. De nije ynformaasje koe ús helpe te begripen hoe't swiertekrêft de arsjitektuer fan woartelsysteem foarmje, "seit Edgar Spalding, heechlearaar yn 'e ôfdieling Botany oan' e Universiteit fan Wisconsin en haadauteur fan 'e stúdzje.
Matt Hudson, heechlearaar yn 'e ôfdieling Crop Sciences oan' e Universiteit fan Illinois en mei-auteur fan 'e stúdzje, foeget ta, "Wy seagen nei in ûndersochte eigenskip yn mais dy't wichtich is om in oantal redenen, benammen yn 'e kontekst fan klimaatferoaring . En wy diene it troch de evolúsjonêre ferskillen tusken planten yn ús foardiel te meitsjen.
Koarn en Arabidopsis, in lytse mosterrelatyf, útputtend beskreaun troch plantbiologen, evoluearre sa'n 150 miljoen jier útinoar yn 'e evolúsjonêre skiednis. Hudson leit út dat hoewol't beide soarten basale plantfunksjes diele, de genen dy't har kontrolearje, binne nei alle gedachten yn 'e rin fan' e tiid trochinoar yn it genoom. Dat blykt in goed ding te wêzen foar it beheinen fan mienskiplike genen.
Yn nau besibbe soarten hawwe genen de neiging om yn sawat deselde folchoarder yn it genoom op te lizzen (bgl. ABCDEF). Hoewol deselde genen kinne bestean yn fier besibbe soarten, komt de folchoarder fan genen yn 'e regio dêr't de eigenskip yn kaart is net oerien (bygelyks UGRBZ). Nei't de ûndersikers identifisearren wêr't se yn elk genoom moatte sykje, makken de oars net oerienkommende gensekwinsjes de mienskiplike genen (yn dit gefal B) út.
"Ik tocht dat it super cool wie dat wy genen koene identifisearje dy't wy oars net soene fûn hawwe, gewoan troch it fergelykjen fan genomyske yntervallen yn net-relatearre plantesoarten," seit Hudson. "Wy wiene der wis fan dat se de juste genen wiene doe't se direkt út dizze analyse kamen, mar de groep fan Spalding hat doe noch sân of acht jier trochbrocht oan solide biologyske gegevens om te ferifiearjen dat se yndie in rol spylje yn gravitropisme. Dat haw ik dien, tink ik dat wy de hiele oanpak sa validearre hawwe dat jo dizze metoade yn 'e takomst kinne brûke foar in protte ferskillende fenotypen.
Spalding merkt op dat de metoade wierskynlik benammen suksesfol wie, om't sekuere mjittingen waarden makke yn in mienskiplike omjouwing.
"Faak sille maïsûndersikers har trekken fan ynteresse yn in fjild mjitte, wylst Arabidopsis-ûndersikers de neiging hawwe om har planten yn groeikeamers te ferheegjen," seit er. "Wy mjitten it fenotype fan woartelgravitropisme op in heul kontroleare manier. Dizze sieden waarden groeid op in petri-plaat, en de assay duorre mar oeren, yn tsjinstelling ta eigenskippen dy't jo kinne mjitte yn 'e echte wrâld dy't iepen binne foar alle soarten fariabelen.
Sels as eigenskippen kinne wurde mjitten yn in mienskiplike omjouwing, meitsje net alle eigenskippen goede kandidaten foar dizze metoade. De ûndersikers betinke dat trekken yn kwestje fûneminteel wêze moatte foar basisplantfunksje, en soargje derfoar dat deselde âlde genen bestean yn net-relatearre soarten.
"Gravitropisme kin foaral oannimlik wêze om troch dizze oanpak te studearjen, om't it de kaai wêze soe foar de oarspronklike spesjalisaasje fan shoots en woartels nei de suksesfolle kolonisaasje fan lân," seit Spalding.
Hudson merkt op dat gravitropisme ek de kaai sil wêze foar kolonisaasje fan in oar lânskip.
"NASA is ynteressearre yn it groeien fan gewaaksen op oare planeten of yn 'e romte en se moatte witte wêr't jo foar moatte fokken om dat te dwaan," seit er. "Planten binne frij discombobulated sûnder swiertekrêft."
It artikel, "Leveraging orthology binnen mais en Arabidopsis QTL om genen te identifisearjen dy't natuerlike fariaasje yn gravitropisme beynfloedzje," wurdt publisearre yn 'e Proceedings fan 'e National Academy of Sciences [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. It ûndersyk waard finansierd troch de National Science Foundation.
De ôfdieling Crop Sciences is yn it College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences oan 'e Universiteit fan Illinois Urbana-Champaign.
In boarne: https://www.sciencedaily.com