การเจริญเติบโตและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดขึ้นอยู่กับการควบคุมการประสานกันของการแสดงออกของยีนในเวลาและพื้นที่ และสิ่งนี้ส่วนใหญ่ควบคุมโดยลำดับที่ไม่เข้ารหัสในจีโนม ความท้าทายที่สำคัญในการปรับปรุงพืชผลที่เปิดใช้งานจีโนมคือคำอธิบายประกอบเชิงหน้าที่ขององค์ประกอบการควบคุม cis ในจีโนมพืชผลและความสามารถในการควบคุมลำดับเหล่านี้ไม่ว่าจะผ่านการเพาะพันธุ์หรือเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อปรับแต่งเส้นทางเป้าหมายโดยมีการหยุดชะงักน้อยที่สุดในเครือข่ายที่ซับซ้อนซึ่งพวกเขา อาศัยอยู่
ทีมนักวิจัยนำโดยAndrea Eveland, Ph.D.
ผู้ช่วยสมาชิกศูนย์วิทยาศาสตร์พืช Donald Danforthได้ทำแผนที่จีโนม ‘Functio nal’ ที่ไม่เข้ารหัสในข้าวโพดในช่วงระยะพัฒนาการช่วงแรกๆ ซึ่งมีความสำคัญต่อการก่อตัวของพู่ที่มีเกสรและหูที่มีเมล็ดพืช
การบูรณาการข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างโครมาติน โพรไฟล์การถอดรหัส และการศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนม การวิเคราะห์เหล่านี้ให้ภาพรวมที่ครอบคลุมในการควบคุมความแตกต่างของช่อดอกในพืชธัญพืชหลัก ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะกำหนดรูปแบบสถาปัตยกรรมและมีอิทธิพลต่อศักยภาพในการให้ผลผลิต การศึกษานี้โดย Parvathaneni และ Bertolini et al. ” แนวกฎเกณฑ์ของการพัฒนาช่อดอกข้าวโพดในระยะเริ่มต้น ” เผยแพร่เมื่อวัน ที่6 กรกฎาคม 2020 ในวารสารGenome Biology
“เรามีความคิดที่ดีเกี่ยวกับตัวควบคุมหลักของการพัฒนาช่อดอกในข้าวโพดจากการศึกษาพันธุศาสตร์คลาสสิกหลายปี” Eveland กล่าว “แต่การถอดหน้าที่หรือการแสดงออกอย่างเป็นส่วนประกอบมักจะไม่ส่งผลให้ข้าวโพดให้ผลผลิตสูง เราจำเป็นต้องเรียนรู้วิธีปรับการแสดงออกอย่างแม่นยำในอวกาศและเวลาเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เหมาะสมที่สุด การศึกษานี้ทำหน้าที่เป็นรากฐานสำหรับการทำเช่นนั้น”
ตลอดศตวรรษที่ผ่านมา การผสมพันธุ์และปรับปรุงข้าวโพดเลี้ยงสัตว์แบบผสมได้นำไปสู่การเลือกพู่ขนาดเล็กที่ดักแสงน้อยลงและดูดทรัพยากรน้อยลง และหูที่ใหญ่ขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจากพู่และหูพัฒนาโดยโปรแกรมการพัฒนาทั่วไป การปรับปรุงเพิ่มเติมของลักษณะหูจะต้องแยกโปรแกรมนี้ออก ตัวอย่างเช่น โดยองค์ประกอบกฎระเบียบเฉพาะพู่หรือหู การทำความเข้าใจว่ายีนเดียวกันมีการควบคุมต่างกันอย่างไรในพู่และหู และการใช้ความจำเพาะนี้เพื่อควบคุมยีนหนึ่งเหนือยีนอื่น จะช่วยเพิ่มความพยายามในการเพาะพันธุ์ข้าวโพดเลี้ยงสัตว์
การวิจัยของ Eveland มุ่งเน้นไปที่กลไกการพัฒนาที่ควบคุมลักษณะสถาปัตยกรรมพืชในพืชธัญพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เธอศึกษาว่าอวัยวะพืชก่อตัวขึ้นจากเซลล์ต้นกำเนิดได้อย่างไร และการแปรผันของเครือข่ายการควบคุมยีนที่อยู่เบื้องล่างนั้นสามารถปรับรูปแบบของพืชได้อย่างแม่นยำได้อย่างไร ทีมงานของเธอผสมผสานทั้งวิธีการคำนวณและการทดลองเพื่อสำรวจว่าการรบกวนต่อเครือข่ายยีนเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงลักษณะทางสัณฐานวิทยาได้อย่างไร ทั้งภายในสายพันธุ์และทั่วทั้งหญ้า โดยมีเป้าหมายสูงสุดในการกำหนดเป้าหมายในการปรับปรุงผลผลิตธัญพืชในธัญพืช
นอกจากทีมของ Eveland แล้ว ผู้เขียนร่วมยังรวมถึงนักวิจัยจาก Florida State University, University of California at Davis และ University of Illinois Urbana-Champaign การวิจัยร่วมกันได้รับทุนจาก National Science Foundation PGRP ในการมอบรางวัลให้แก่ Eveland และผู้เขียนร่วม Alexander Lipka, Ph.D. (UIUC) เพื่อระบุรูปแบบกฎระเบียบสำหรับการปรับปรุงลักษณะผลผลิตข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ และ Hank Bass, Ph.D. (FSU) เพื่อใช้เทคนิคในการทำโปรไฟล์โครมาตินกับพืชผลทางการเกษตรที่สำคัญ
Credit : vibramfivefingersshoesusa.com bronx-greens.org textasplayground.net meandmyinkings.com pixxerbase.net ravenxthelivingdeadgirl.com loonyasylum.net treehuggersintraining.com cashingloan.net caspium.org
