मक्याच्या शेतात जमिनीखाली काय घडते याकडे दुर्लक्ष करणे सोपे आहे, परंतु कॉर्न रूट आर्किटेक्चर पाणी आणि पोषक द्रव्ये मिळवण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावू शकते, ज्यामुळे दुष्काळ सहनशीलता, पाणी वापर कार्यक्षमता आणि टिकाव प्रभावित होते. जर प्रजननकर्त्यांनी कॉर्नची मुळे अधिक उंच कोनात वाढण्यास प्रोत्साहित केले तर पीक जमिनीत खोलवर असलेल्या महत्त्वाच्या स्त्रोतांपर्यंत पोहोचू शकेल.
त्या ध्येयाच्या दिशेने पहिले पाऊल म्हणजे गुरुत्वाकर्षणात गुंतलेली जनुक शिकणे, गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रतिसादात मुळांची वाढ. मध्ये प्रकाशित नवीन अभ्यासात नॅशनल अॅकॅडमी ऑफ सायन्सेसची कार्यवाही, विस्कॉन्सिन विद्यापीठाच्या शास्त्रज्ञांनी, इलिनॉय विद्यापीठातील संशोधकांच्या सहकार्याने. कॉर्न आणि मॉडेल प्लांट अरेबिडोप्सिसमधील अशी चार जीन्स ओळखा.
अंकुरित बियाणे त्याच्या बाजूने वळले असता, काही मुळे गुरुत्वाकर्षणाकडे अचानक, सरळ वळतात, तर काही अंश अधिक हळूहळू वळतात. संशोधकांनी हजारो रोपांमधील मूळ गुरुत्वाकर्षणातील सूक्ष्म फरक पाहण्यासाठी मशीन व्हिजन पद्धतींचा वापर केला आणि प्रत्येक रोपासाठी अनुवांशिक माहितीसह डेटा एकत्र केला. परिणामाने जीनोममधील गुरुत्वाकर्षण जनुकांची संभाव्य स्थिती मॅप केली.
नकाशाने संशोधकांना जीनोममधील योग्य शेजारपर्यंत पोहोचवले — काही शंभर जनुकांचे प्रदेश — परंतु ते अजूनही गुरुत्वाकर्षणासाठी विशिष्ट जनुक ओळखण्यापासून लांब होते. सुदैवाने, त्यांच्याकडे एक साधन होते जे मदत करू शकते.
“आम्ही याआधी हाच प्रयोग दूरस्थपणे संबंधित अरेबिडोप्सिस वनस्पतीसह केला असल्यामुळे, आम्ही दोन्ही प्रजातींमधील जीनोमच्या संबंधित क्षेत्रांमध्ये जीन्स जुळवू शकलो. फॉलो-अप चाचण्यांनी रूट ग्रॅविट्रोपिझममध्ये बदल करणाऱ्या चार जीन्सची ओळख सत्यापित केली. नवीन माहिती आम्हाला गुरुत्वाकर्षण रूट सिस्टम आर्किटेक्चरला कसा आकार देते हे समजून घेण्यास मदत करू शकते,” विस्कॉन्सिन विद्यापीठातील वनस्पतिशास्त्र विभागाचे प्राध्यापक आणि अभ्यासाचे प्रमुख लेखक एडगर स्पाल्डिंग म्हणतात.
मॅट हडसन, इलिनॉय विद्यापीठातील पीक विज्ञान विभागातील प्राध्यापक आणि अभ्यासाचे सह-लेखक, पुढे म्हणतात, “आम्ही मक्यामधील एक कमी-संशोधित गुणधर्म पाहिला जो अनेक कारणांसाठी महत्त्वाचा आहे, विशेषत: हवामान बदलाच्या संदर्भात. . आणि वनस्पतींमधील उत्क्रांतीवादी फरक आमच्या बाजूने काम करून आम्ही ते केले.”
कॉर्न आणि अरेबिडोप्सिस, एक लहान मोहरी सापेक्ष आहे ज्याचे वनस्पती जीवशास्त्रज्ञांनी वर्णन केले आहे, उत्क्रांतीच्या इतिहासात सुमारे 150 दशलक्ष वर्षांच्या अंतराने विकसित झाले. हडसन स्पष्ट करतात की जरी दोन्ही प्रजाती मूलभूत वनस्पती कार्ये सामायिक करतात, परंतु त्यांचे नियंत्रण करणारी जीन्स कदाचित जीनोममध्ये कालांतराने गोंधळलेली असतात. सामान्य जीन्स कमी करण्यासाठी ही चांगली गोष्ट आहे.
जवळच्या संबंधित प्रजातींमध्ये, जीन्स जीनोममध्ये अंदाजे समान क्रमाने असतात (उदा. ABCDEF). जरी तीच जीन्स दूरच्या संबंधित प्रजातींमध्ये अस्तित्वात असली तरी, प्रदेशातील जीन्सचा क्रम ज्या वैशिष्ट्यांचे नकाशे जुळत नाहीत (उदा. UGRBZ). संशोधकांनी प्रत्येक जीनोममध्ये कुठे पहायचे हे ओळखल्यानंतर, अन्यथा जुळत नसलेल्या जनुक अनुक्रमांमुळे सामान्य जीन्स (या प्रकरणात बी) पॉप आउट झाले.
हडसन म्हणतो, "मला वाटले की हे खूप छान आहे की आम्ही असंबंधित वनस्पती प्रजातींमध्ये जीनोमिक मध्यांतरांची तुलना करून जीन्स शोधू शकलो नसतो." “आम्हाला पूर्ण विश्वास होता की जेव्हा ते या विश्लेषणातून बाहेर पडले तेव्हा ते योग्य जीन्स आहेत, परंतु स्पॅल्डिंगच्या गटाने नंतर ते खरोखरच गुरुत्वाकर्षणात भूमिका बजावतात हे सत्यापित करण्यासाठी ठोस जैविक डेटा मिळविण्यात आणखी सात किंवा आठ वर्षे घालवली. ते केल्यावर, मला वाटते की आम्ही संपूर्ण दृष्टीकोन प्रमाणित केला आहे की भविष्यात, तुम्ही ही पद्धत अनेक भिन्न फिनोटाइपसाठी वापरू शकता.
स्पॅल्डिंग नोट करते की पद्धत विशेषतः यशस्वी होती कारण अचूक मोजमाप सामान्य वातावरणात केले गेले होते.
"बहुतेकदा, मका संशोधक शेतात त्यांच्या आवडीच्या वैशिष्ट्यांचे मोजमाप करतात, तर अरेबिडोप्सिस संशोधक त्यांची रोपे वाढीच्या कक्षेत वाढवतात," ते म्हणतात. “आम्ही रूट ग्रॅविट्रोपिझम फिनोटाइप अत्यंत नियंत्रित पद्धतीने मोजले. या बिया पेट्री प्लेटवर उगवल्या गेल्या होत्या, आणि परख फक्त काही तास चालली, कारण तुम्ही वास्तविक जगात मोजू शकता अशा वैशिष्ट्यांच्या विरोधात जे सर्व प्रकारच्या परिवर्तनांसाठी खुले आहेत.
जरी सामान्य वातावरणात गुणधर्म मोजले जाऊ शकतात, तरीही सर्व गुणधर्म या पद्धतीसाठी चांगले उमेदवार बनवत नाहीत. संशोधकांनी विचाराधीन गुणधर्मांवर जोर दिला की वनस्पतींच्या मूलभूत कार्यासाठी मूलभूत असणे आवश्यक आहे, हे सुनिश्चित करून की समान प्राचीन जीन्स असंबंधित प्रजातींमध्ये अस्तित्वात आहेत.
"ग्रॅविट्रोपिझम या दृष्टिकोनातून अभ्यास करणे विशेषतः अनुकूल असू शकते कारण जमिनीच्या यशस्वी वसाहतीनंतर अंकुर आणि मुळांच्या मूळ स्पेशलायझेशनची ती गुरुकिल्ली ठरली असती," स्पाल्डिंग म्हणतात.
हडसनने नमूद केले आहे की गुरुत्वाकर्षणवाद वेगळ्या लँडस्केपच्या वसाहतीसाठी देखील महत्त्वाचा असेल.
"नासाला इतर ग्रहांवर किंवा अंतराळात पिके वाढवण्यात रस आहे आणि ते करण्यासाठी तुम्हाला काय प्रजनन करावे लागेल हे त्यांना माहित असणे आवश्यक आहे," तो म्हणतो. "गुरुत्वाकर्षणाशिवाय वनस्पती खूपच विस्कळीत आहेत."
लेख, "ग्रॅविट्रोपिझममधील नैसर्गिक भिन्नता प्रभावित करणार्या जनुकांना ओळखण्यासाठी मका आणि अरेबिडोप्सिस क्यूटीएलमधील ऑर्थोलॉजीचा लाभ घेतो," हा लेख प्रकाशित झाला आहे. नॅशनल अॅकॅडमी ऑफ सायन्सेसची कार्यवाही [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. या संशोधनाला नॅशनल सायन्स फाउंडेशनने निधी दिला होता.
पीक विज्ञान विभाग इलिनॉय अर्बाना-चॅम्पेन विद्यापीठातील कृषी, ग्राहक आणि पर्यावरण विज्ञान महाविद्यालयात आहे.
स्रोत: https://www.sciencedaily.com