สวิตช์หรี่ไฟพันธุกรรมปรับความผันแปรของใบในต้นมะเขือเทศ
ยีนตัวเดียวอาจทำหน้าที่เหมือนสวิตช์หรี่ไฟทางพันธุกรรม สล็อตเครดิตฟรี ปรับความแปรผันของใบระหว่างต้นมะเขือเทศอย่างละเอียด ยีนเผยให้เห็นอีกวิธีหนึ่งที่วิวัฒนาการสามารถเพิ่มความแปรปรวนตามธรรมชาติ และบ่งบอกถึงพื้นฐานทางพันธุกรรมของความแตกต่างของสปีชีส์ นักชีววิทยาด้านพืช Neelima Sinha และเพื่อนร่วมงานของเธอดูต้นมะเขือเทศสองต้นจากหมู่เกาะกาลาปากอส ใบของต้นมะเขือเทศSolanum galapagenseดูเหมือนเกล็ดหิมะ — แตกแขนงและแยกออกเป็นแผ่นพับเล็กๆ ญาติสนิทของSolanum cheesemaniaeมีใบที่อ่อนน้อมถ่อมตนมากขึ้นซึ่งจะแตกกิ่งก้านเพียงครั้งเดียว
ทีมงานพบว่ารูปแบบใบไม้ที่สลับซับซ้อนของS. galapagenseเกิดจากการลบเพียงครั้งเดียวจากรหัสพันธุกรรมของมัน Sinha จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเดวิสกล่าว ทีมวิจัยรายงานใน May Current Biology ว่า ยีนที่ตัดแล้วกระตุ้นS. galapagenseเพื่อผลิตโปรตีนที่จำเป็นสำหรับการสร้างใบใหม่มากขึ้น
การศึกษานี้เชื่อมโยงอนุกรมวิธานซึ่งนักวิทยาศาสตร์ใช้ในการจัดหมวดหมู่สปีชีส์ต่างๆ กับความแตกต่างทางพันธุกรรม เดวิด สปูนเนอร์ นักชีววิทยาพืชแห่งมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าว เขาตั้งข้อสังเกตว่างานนี้มีลักษณะพื้นฐานทางพันธุกรรมสำหรับความแตกต่างของสปีชีส์การจัดอนุกรมวิธานหลัก – การแปรผันของใบ – ระหว่างS. galapagenseและS. cheesemaniae
“นี่เป็นการศึกษาที่ยอดเยี่ยม” สปูนเนอร์กล่าว “มาถึงคำถามว่าต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมมากแค่ไหนเพื่อสร้างสายพันธุ์?”
Sinha และเพื่อนร่วมงานของเธอพบว่ายีนของพืชทำหน้าที่เหมือนสวิตช์หรี่ไฟระดับโมเลกุล ซึ่งปรับปริมาณของกิ่งให้ละเอียด แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นโดยตัวมันเอง แต่สิ่งที่น่าตื่นเต้นก็คือวิธีที่มันทำอย่างนั้น ความผันแปรใน พิมพ์เขียวของ S. galapagenseอยู่ในเขตก่อการ ซึ่งเป็นหัวหน้าพันธุกรรมชนิดหนึ่งใน DNA ที่ส่งเสริมการผลิตโปรตีนที่ปลายน้ำมากขึ้น แทนที่จะเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย การปรับแต่งทางพันธุกรรมเพียงแค่เพิ่มผลผลิต
นักวิทยาศาสตร์เคยคิดว่าวิวัฒนาการค่อยๆ ดำเนินไปอย่างค่อยเป็นค่อยไป และการเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่มองเห็นได้ในลักษณะทางกายภาพของสิ่งมีชีวิตจะเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ซับซ้อน แต่งานชิ้นใหม่นี้เป็นหนึ่งในการศึกษาล่าสุดที่มีจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งเผยให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในรหัสดีเอ็นเอสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในลักษณะทางกายภาพ
นอกจากนี้ยังเผยให้เห็นอีกวิธีหนึ่งที่วิวัฒนาการเพิ่มความหลากหลายตามธรรมชาติ เนื่องจากพืชที่เติบโตในที่ร่มมักจะมีพื้นที่ผิวใบมากขึ้นเพื่อเก็บแสงแดดที่หรี่ลง การเปลี่ยนแปลงเพียงครั้งเดียวของลวดลายใบไม้อาจทำให้S. galapagenseเจริญเติบโตในถิ่นที่อยู่ในประเทศที่มีร่มเงามากกว่าญาติชายฝั่งที่เคร่งครัด “ในกาลาปากอสมะเขือเทศทั้งสองนี้มีสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันมาก” Sinha กล่าว “พวกมันถูกปรับให้เข้ากับร่มเงาและแหล่งน้ำที่แตกต่างกัน”
ศึกษาถอดรหัสจีโนมมะละกอ
DNA ของต้นไม้ผลไม้เมืองร้อนมียีนน้อยอย่างน่าประหลาดใจ ต้นไม้เมืองร้อนที่มีผลไม้อัดแน่นไปด้วยวิตามินได้กลายเป็นไม้ดอกที่ห้าที่เผยให้เห็นจีโนมของมัน ทีมนักวิจัยนานาชาติได้เปิดเผยร่างแคตตาล็อกข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นสำหรับการทำมะละกอ
นับเป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้รวบรวมจีโนมของพืชผลดัดแปรพันธุกรรม มะละกอพันธุ์นี้ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อป้องกันไวรัส งานนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์พัฒนาวิธีที่รวดเร็วในการระบุเพศของต้นมะละกอได้ พืชที่มีทั้งดอกตัวผู้และตัวเมียเป็นพืชชนิดเดียวที่ปลูกเพื่อออกผล แต่ในปัจจุบันนี้พืชเหล่านี้ไม่สามารถแยกความแตกต่างจากตัวผู้หรือตัวเมียทั้งหมดได้ ปลูกจนต้นอายุ 3 ถึง 4 เดือน “สิ่งนี้จะช่วยเกษตรกรได้จริงๆ” Maqsudul Alam ผู้นำโครงการที่มหาวิทยาลัยฮาวายที่ Manoa กล่าว
งานนี้ยังให้ความกระจ่างว่าพิมพ์เขียวทางพันธุกรรมสำหรับพืชเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในช่วงเวลาวิวัฒนาการและจากการเลี้ยงลูก นักพฤกษศาสตร์ Elena Kramer จาก HarvardUniversity แสดงความคิดเห็น “สิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจจีโนมป่าด้วยเช่นกัน” เธอกล่าว
สำหรับขนาดของจีโนมของมัน – ประมาณ 372 ล้านตัวอักษรของรหัส DNA – มะละกอมียีนเพียงไม่กี่ตัวที่น่าประหลาดใจ – ต่ำกว่า 25,000 นักวิจัยรายงานในวันที่ 23 เมษายนNature ข้าว องุ่น และต้นป็อปลาร์ล้วนมีจีโนมขนาดใกล้เคียงกัน แต่มียีนมากกว่ามะละกอ 6,000 ถึง 20,000 ความคลาดเคลื่อนนี้ชี้ให้เห็นว่ามะละกอไม่ได้ประสบกับความซ้ำซ้อนของจีโนมทั้งหมด เช่นเดียวกับที่มีญาติพี่น้องหลายคน Ray Ming จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign กล่าว แต่พืชอาจชดเชยการขาดยีนบางตัวโดยทำให้ยีนอื่นๆ ทำงานหลายอย่างพร้อมกัน นักวิจัยพบว่ามียีนที่น่าตกใจจำนวนหนึ่งที่เรียกว่ายีน MADS-box — 171 ตัว เทียบกับ 78 ยีนในข้าว — ยีนระดับการจัดการที่รู้จักกันว่ามีอิทธิพลต่อการพัฒนาโดยการเปิดและปิดยีนอื่นๆ ในเวลาที่เหมาะสม
ตามที่คาดไว้ คำแนะนำในการสร้างและใช้งานมะละกอรวมถึงยีนจำนวนมากสำหรับการผลิตสารระเหย สารประกอบอะโรมาติกที่ทำให้ผลไม้และดอกไม้มีกลิ่นหอมมาก ตัวอย่างเช่น ทีมวิจัยพบยีน 24 ยีนสำหรับทำลิโมนีน ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของกลิ่นส้ม ในขณะที่จีโนมของมัสตาร์ดArabidopsisมียีนลิโมนีนเพียง 4 ยีน แต่ยีนที่เกี่ยวข้องกับการรักษาพัฒนาการของพืชให้สอดคล้องกับวัฏจักรของแสงและความมืด ดูเหมือนจะตกลงไปข้างทาง—มะละกอมียีนของต้นป็อปลาร์เพียง 49 เปอร์เซ็นต์ที่ตอบสนองต่อแสงและความมืด นักวิจัยแนะนำว่ายีนเหล่านี้อาจมีความสำคัญน้อยกว่าในเขตร้อนที่วัฏจักรแสงและความมืดไม่เปลี่ยนแปลงมากนักตลอดทั้งปี สล็อตเครดิตฟรี
