ถอดรหัสพันธุกรรมมุมใบเพื่อให้ได้ผลผลิตที่ดีขึ้น

ใบไม้

เครดิต: Pixabay/CC0 สาธารณสมบัติ

พืชเป็นแหล่งอาหารหลักของเรามานานหลายปี ด้วยจำนวนประชากรมนุษย์ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้ความต้องการผลิตผลอาหารเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากพื้นที่เกษตรกรรมมีจำกัด การตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นนี้จึงต้องหาวิธีปรับปรุงผลผลิตพืชอาหารจากการเพาะปลูกที่มีอยู่ “สถาปัตยกรรมพืชผล” หรือการออกแบบพืชผลสามารถมีอิทธิพลสำคัญต่อผลผลิตได้ การระบุรูปแบบสถาปัตยกรรมพืชผลและชีววิทยาพื้นฐานสามารถช่วยปรับปรุงผลผลิตทางการเกษตรได้

ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ใน วารสารพืชผลทีมนักวิจัยจากประเทศจีนได้เจาะลึกถึงพื้นฐานทางพันธุกรรมของสถาปัตยกรรมพืชผลโดยใช้ข้าวเป็นระบบพืชต้นแบบ ใบไม้เป็นแหล่งหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเป็นกระบวนการที่พืชเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีในรูปของอาหาร นอกจากนี้ “ความโน้มเอียงของใบ” หรือมุมที่ใบโผล่ออกมาจากก้าน เป็นตัวกำหนดการเปิดรับแสงแดด และในทางกลับกัน ความสามารถในการสังเคราะห์แสงของใบไม้ ในการศึกษาของพวกเขา นักวิจัยระบุปัจจัยทางพันธุกรรมที่ควบคุมความโน้มเอียงของใบในข้าว Oryza sativa ศาสตราจารย์ Hongwei Xue ซึ่งเป็นผู้นำในการศึกษานี้ อธิบายว่า “ความเอียงของใบเป็นลักษณะสำคัญที่กำหนดรูปร่างของส่วนที่รับแสงของใบข้าว การระบุตัวแปรทางพันธุกรรมด้วยมุมของใบ ซึ่งสนับสนุนสถาปัตยกรรมพืชในอุดมคติสามารถช่วยในการเพาะพันธุ์ข้าวที่มีผลผลิตสูงขึ้น ปรับปรุงผลผลิต”

ฮอร์โมนพืชหลายชนิด โดยเฉพาะ “ออกซิน” และ “บราสซิโนสเตียรอยด์” (BRs) เป็นที่ทราบกันดีว่าควบคุมความเอียงของใบ ที่น่าสนใจคือ การกลายพันธุ์ที่บกพร่องใน BRs แสดงให้เห็นถึงโครงสร้างใบตั้งตรงด้วยความโน้มเอียงที่ลดลง ในขณะที่ต้นข้าวที่มีระดับออกซินลดลงแสดงความโน้มเอียงของใบเพิ่มขึ้น มีการแสดงให้เห็นการกลายพันธุ์ของออกซินที่มีมุมใบที่เปลี่ยนแปลงเพื่อนำเสนอการตอบสนองของ BR ที่เปลี่ยนแปลงไป อย่างไรก็ตาม กลไกที่แม่นยำที่ควบคุมผลกระทบเหล่านี้ยังไม่ทราบ

เพื่อให้เข้าใจถึงการพูดคุยข้ามสายของ auxin-BR นักวิจัยได้เริ่มต้นด้วยการคัดกรองประชากรที่แทรก T-DNA ของข้าวและระบุการกลายพันธุ์ที่ไม่ไวต่อออกซิน arr1 การกลายพันธุ์ได้รับการยืนยันโดยการวิเคราะห์จีโนม ในการรักษาด้วยสารกระตุ้นออกซิน พืชกลายพันธุ์มีปัจจัยส่งสัญญาณออกซินในระดับที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ เช่น OsIAA1, OsIAA9, OsIAA19 และ OsIAA24 เมื่อเทียบกับพืชป่า

ต่อไป พวกเขาทำการเปรียบเทียบความเอียงของใบกับข้อต่อแผ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การกลายพันธุ์ arr1 มีมุมใบที่ขยายใหญ่ขึ้นเมื่อเทียบกับชนิดพันธุ์ป่า นอกจากนี้ เซลล์ adaxial (เซลล์ที่อยู่ใกล้กับก้าน) ที่ข้อต่อใบของการกลายพันธุ์นั้นยาวเป็นสองเท่าของพันธุ์พืชป่า มีส่วนทำให้เกิดความเอียงที่ขยายใหญ่ขึ้น

การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมเปิดเผยว่าการกลายพันธุ์ arr1 แสดงการแสดงออกที่เพิ่มขึ้นของยีน OsIAA6 ซึ่งส่งผลให้ใบมีความเอียงเพิ่มขึ้นเนื่องจากการทำงานของโปรตีนเพิ่มขึ้น รูปแบบการแสดงออกที่ชัดเจนของ OsIAA6 ในข้อต่อลามินายังชี้ให้เห็นถึงบทบาทในการกำหนดมุมใบ

ในการตรวจสอบคู่ที่มีปฏิสัมพันธ์ของ OsIAA6 นักวิจัยพบว่า OsIAA6 ควบคุมความโน้มเอียงของใบไม้โดยการยับยั้งปัจจัยตอบสนองต่อออกซิน OsARF1 นอกจากนี้ พวกเขาพบว่า OsBZR1 ซึ่งเป็นปัจจัยการถอดรหัสที่สำคัญในเส้นทางการส่งสัญญาณ BR ผูกกับโปรโมเตอร์ของ OsIAA6 และควบคุมการแสดงออกของมัน ซึ่งบ่งบอกถึงบทบาทของ OsIAA6 ในการครอสทอล์คของ auxin-BR

การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่า OsIAA6 ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างเส้นทางสัญญาณออกซินและ BR ในการไกล่เกลี่ยใบเอียง ซึ่งเป็นข้อมูลเชิงลึกที่สามารถเปิดหนทางใหม่ในการพัฒนาพันธุ์ข้าวที่มีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แสงที่สูงขึ้น

“พืชที่ดีขึ้นสามารถนำไปสู่ชีวิตที่ดีขึ้นได้ ผลการศึกษาของเราอาจช่วยให้เข้าใจการเจริญเติบโตของพืชได้ดีขึ้น และช่วยออกแบบพืชผลในอุดมคติ” ศาสตราจารย์ Xue กล่าว

แน่นอนว่านี่เป็นก้าวต่อไปในการเพิ่มการผลิตข้าว ซึ่งเป็นอาหารหลักสำหรับประชากรมนุษย์ส่วนใหญ่


ออกซินขับใบแบน


ข้อมูลมากกว่านี้:
Meiqing Xing et al, Rice OsIAA6 โต้ตอบกับ OsARF1 และควบคุมความเอียงของใบ วารสารพืชผล (2022). ดอย: 10.1016/j.cj.2022.02.010

ให้บริการโดย Cactus Communications

การอ้างอิง: เอียงที่ใหญ่กว่าสำหรับพืชที่ดีกว่า: ถอดรหัสพันธุกรรมมุมใบเพื่อผลผลิตที่ดีขึ้น (2022, 25 เมษายน) ดึงข้อมูล 25 เมษายน 2022 จาก https://phys.org/news/2022-04-bigger-slant-decoding-leaf-angle .html

เอกสารนี้อยู่ภายใต้ลิขสิทธิ์ นอกเหนือจากข้อตกลงที่เป็นธรรมเพื่อการศึกษาหรือการวิจัยส่วนตัวแล้ว ห้ามทำซ้ำส่วนหนึ่งส่วนใดโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*