تعامل ژن‌های والدینی گیاه در شکل‌گیری فرزند
✅ گروهی از گیاه شناسان به سرپرستی دکتر میناکو اودا استاد ITbM کشف کردند که هنگام لقاح، عوامل نشات گرفته از سلول اسپرم پدر، پروتئینی خاص را در زایگوت (سلول تخم بارور شده) فعال می‌کند. به علاوه، این پروتئین فعال شده با عامل مشتق شده از سلول تخم مادری زایگوت، به منظور توسعه در حالتی صحیح همکاری می‌کند. این تحقیق برای اولین بار چگونگی تعامل عوامل مشتق شده‌ی پدری و مادری را در توسعه نسل بعد گیاهان نشان می‌دهد.
در حالتی مشابه با حیوانات، زایگوت براثر باروری سلول تخم ماده به وسیله سلول اسپرم نر در گیاهان تولید می‌شود. پس از آن سلول زایگوت حاصل، ترکیبی از ژن‌ها و پروتئین‌های گرفته شده از هر دو سلول والدینی را دارا می‌باشد. بافت تغذیه‌ای اطراف زایگوت نیز از لقاح حاصل می‌شود؛ و مشخص می‌کند که پدیده تعارض والدینی در این بافت وجود دارد که در آن فاکتورهای پدری و مادری مخالف یکدیگرند.
در گیاهانی که بذرهای متعدد از یک مادگی منفرد (اندام تولید مثلی ماده) حاصل می‌شوند، تمامی بذرهای موجود در مادگی به عنوان نتاج مادر درنظر گرفته می‌شوند. از سویی دیگر، گرده (اندام تولیدمثلی نر) که از گونه‌های نر مختلفی حاصل شده، می‌تواند به یک مادگی منفرد متصل شود ولی حتی با اینکه داخل همان مادگی است، فقط بذری که ازسلول‌های اسپرم خودش تولید شده، به عنوان نتاج نر درنظر گرفته می‌شود. به عبارت دیگر ماده می‌تواند نتاجی از نرهای مختلف در مادگی‌اش داشته باشد و نر، بذرهای منتج شده از نرهای دیگر را به عنوان نتیجه‌اش درنظر نمی‌گیرد.
با مشاهده این اختلاف در بین نرها و ماده‌ها، ماده سعی می‌کند موادغذایی را به طور مساوی بین هر نتیجه توزیع کند، درحالی که نر سعی می‌کند مواد غذایی را به نتیجه خودش متمرکز کند. این تقابل بین عوامل مادری و پدری، درگیری (تضاد) والدینی نامیده می‌شود.
اودا بیان می‌دارد: “اگرچه درگیری والدینی در بافت‌های تغذیه‌ای از قبل شناخته شده بود، اما این نکته که عوامل والدینی در زایگوت در تعامل یا تقابل با یکدیگر هستند، هنوز به عنوان یک راز باقی مانده است.”
درطول روند شکل‌گیری ساختار گیاه، برای شکل‌گیری جنین، زایگوت در جهت عمودی امتداد می یابد و تقسیم می‌شود. این تقسیم سلولی نامتقارن منجر به تشکیل سلول‌های به ترتیب کوچک و بزرگ در بخش بالا و پایین جنین می‌شود. سلول‌های کوچک در قسمت بالایی بافتی مدور تشکیل داده و درنهایت به گل و برگ‌های گیاه منجر شده و رشد می‌کنند. درحالیکه سلول بزرگ پایینی طویل می‌شود تا ریشه را شکل دهد. بنابراین افزایش طول زایگوت و جهت تقسیم سلولی، محور عمودی گیاه را تعیین می‌کند. گروه اودا دریافتند که در زایگوت، عوامل مشتق شده از والدین با یکدیگر درمورد تقسیم نامتقارن زایگوت و توسعه مناسب جنین همکاری می‌کنند.
مطالعات قبلی گروه اودا نشان داده‌اند که یک پروتئینی که از هر دو سلول مادری و پدری مشتق شده است، WRKY2، مسئول ایجاد شکل زایگوت و جنین است. هم چنین دریافتند یک فاکتور که آویزگر کوتاه (SSP) نامیده شده و در سلول‌های اسپرم تولید می‌شود، برای تقسیم سلولی زایگوت و توسعه جنین مهم است. در این مطالعه اودا و همکارانش رابطه بین WRKY2 و SSP را در توسعه بدنه گیاه بررسی کردند.
اودا توضیح می‌دهد: «ما یک مسیر پیام رسانی را پیدا کردیم که SSP پروتئین WRKY2 را در زایگوت فسفریله می‌کند، درنتیجه WRKY2 فعال می‌شود. هم چنین جایگاه‌هایی در پروتئین را که فسفریله می‌شوند، شناسایی کردیم و پی بردیم پنج سرین باقی مانده در داخل دسته موجود در WRKY2 برای عمل پروتئین مهم هستند.»
گروه اودا همچنین همودامین گلبروس ۱۱ (HDG11) و HDG12 را که عوامل به دست آمده از سلول‌های تخم کنترل‌کننده‌ی تقسیم نامتقارن زایگوت و توسعه جنین هستند، کشف کردند. در گزارشی قبلی از این گروه آمده بود که WRKY2 روی WUS ژن WOX8 برای سنتز پروتئین WOX8 عمل می‌کند که منجر به تقسیم نامتقارن زایگوت می‌شود. در این بررسی آن‌ها دریافتند که HDG11/12 برروی ژن WOX8 هم فعالیت می‌کند. HDG11/12 در سلول اسپرم بیان نمی‌شود و HDG11/12 حاصل از سلول تخم به تقسیم نامتقارن زایگوت می‌انجامد. بنابراین HDG11/12 مشتق شده از مادر، با WRKY2 که توسط SSP از پدر گرفته شده فعال می‌شود، همکاری می‌کند تا پروتئین WOX8 را که عاملی کلیدی برای مراحل اولیه‌ی توسعه گیاه است، تولید کند.
#مطالعات_پایه
ترجمه : نوروزی
☑️ لینک خبر
☑️ لینک مقاله
☑️ عضویت در زیست فن کشاورزی
☑️عضویت در کانال زیست فن
