تنش های غیر زنده

شناسایی ژن دخیل در کسب مقاومت برنج به تنش غرقابی

اگر چه آب برای رشد گیاه ضروری است، ولی مقدار مفرط آن می‌تواند باعث خیس خوردن بیش از حد و نابودی گیاه شود. در جنوب و جنوب‌شرقی آسیا، که سیل به صورت دوره‌ای در طی فصول بارانی رخ می‌دهد، عمق آب می‌تواند تا چندین متر هم برسد.


سویه‌هایی از برنج که مجموعاً به نام «deepwater rice» شناخته می‌شوند، یک استراتژی منحصربه‌فرد برای تضمین بقای خود اتخاذ کرده‌اند.

برنج‌های دیپ‌واتر به طور معمول در آب‌های کم‌عمق رشد می‌کنند، اما در سیلاب‌های سنگین، ارتفاع خود را با توجه به میزان بالاروی سطح آب افزایش می‌دهند.  چنین رفتاری باعث می‌شود گیاه بتواند در برابر سیلاب‌های با مدت زمان طولانی، دوام آورد.

یک تیم تحقیقاتی شامل تاکشی کوروها از دانشگاه توهوکو، موتویوکی آشیکاری از دانشگاه ناگویا، سوزان  آر. مک‌کوچ از دانشگاه کرنل و همکاران‌شان در ژاپن و ایالات متحده، موفق به کشف ژنی در گیاه برنج شده‌اند که برای بقای آن در شرایط سیلابی، بسیار ضروری است. این گروه هم‌چنین اطلاعاتی را در مورد عملکرد مولکولی و تاریخچه‌ی تکامل ژن مذکور، ارائه نموده‌اند.

محققان ژنی به نام SD1 (یا به طور دقیق‌تر SEMIDWARF1) را در برنج‌های دیپ‌واتر شناسایی نموده‌اند که نقشی کلیدی در پاسخ‌دهی این نوع از برنج به شرایط محیطی ایفا می‌کند.

ژن SD1 آنزیمی به نام جیبرلین را کد می‌کند. جیبرلین یک هورمون گیاهی است که در پیش‌برد مسیرهای بیوسنتتیک دخالت دارد. این ژن واکنش برنج‌های دیپ‌واتر را از طریق افزایش عملکرد منحصربه‌فرد یک آلل، هماهنگ می‌کند. هنگامی که گیاه در آب غوطه‌ور می‌شود، اتلین، که نوعی هورمون گیاهی گازی‌شکل است، در بافت‌های گیاه انباشته می‌شود. در چنین شرایطی، برنج‌های دیپ‌واتر یک مسیر سیگنال‎دهی را تقویت می‌کنند که طی آن ژن SD1 به وسیله‌ی عامل رونویسی پاسخ‌دهنده به اتیلن، با عنوان OsEIL1a، فعال می‌شود.

پروتئین SD1 ترجمه شده باعث افزایش سنتز جیببرلین می‌شود، که در ادامه، رشد عمودی گیاه را تحریک می‌کند. جیبرلین ساخته شده طی این فرآیند عمدتاً از نوع GA4 می‌باشد.

تجزیه و تحلیل بیشتر نشان داده است که این تفاوت عملکردی وابسته به شرایط، در ابتدا در یکی از نیاکان وحشی برنج تکامل یافته، که سپس به یکی از صفات انتخابی در طی اهلی‌سازی این گیاه به منظور سازگاری با محیط‌های سرشار از آب (دیپ‌واتر) در بنگلادش تبدیل شده است.

ژن SD1 به ژن «انقلاب سبز» در برنج شهرت دارد. حذف عملکرد در یکی از نسخه‌های این ژن، ارتفاع گیاه را در سطح پایینی حفظ کرده و مقاومت آن را نسبت به سکونت‌گاه خود افزایش می‌دهد. این خود در ادامه موجب ارتقای شاخص برداشت و تولید بیش‌تر محصول در سیستمهای کشاورزی می‌شود.

کسب عملکرد در پی افزایش رونویسی از آلل ژن مذکور، منجر به سازگار شدن برنج‌های ‌دیپ‌واتر با شرایط سیلابی می‌شود. این سازش از طریق پاسخ فنوتیپ مخالف، حاصل شده و باعث افزایش رشد عمودی گیاه می‌شود. ظرفیت SD1 برای عملکرد در چنین نقش‌های متنوعی در برنج زراعی، نشان‌دهنده‌ی انعطاف ذاتی گیاه در پاسخ دادن به محیط پیرامون خود است.

کوروها در باره توضیح می‌دهد: «رویدادهای شدید آب و هوایی که از تغییرات اقلیم ناشی می‌شود، ممکن است بر کیفیت تولید غذا در سراسر جهان تأثیر بگذارد. کشاورزان باید روش‌های خود را تغییر دهند. تنوع ژنتیکی مرموزی که در ژن‌های سویه‌های وحشی برنج مشاهده می‌شود می‌تواند راه حل‌های سازشی برای کشت محصولات مقاوم ارائه نماید.»

ترجمه: آزاده داودی

منبع: Science

برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن