การค้นพบยีนที่แยกจากกันยืมยีนป๊อปปี้เพื่อจำกัดการมีเพศสัมพันธ์ในต้นมัสตาร์ด
ข้อมูลเชิงลึกทางพันธุกรรมใหม่ 2 ประการจะทำให้การมีเพศสัมพันธ์ของพืชสะดวกขึ้นสำหรับผู้ที่ปลูกและรับประทาน
ยีนที่ทำให้พืชไม่สามารถให้ปุ๋ยได้สามารถถ่ายโอนจากสายพันธุ์หนึ่งไปยังอีกสายพันธุ์หนึ่งได้สำเร็จผ่านช่องว่างวิวัฒนาการที่กว้างอย่างไม่คาดคิด Noni Franklin-Tong จากมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมในอังกฤษกล่าว และการวิจัยเกี่ยวกับแตงและแตงกวาแสดงให้เห็นว่าการทำงานร่วมกันของยีนหลักสามยีนควบคุมการเปลี่ยนแปลงระหว่างบุปผาเพศเดียวและไบเซ็กชวลอย่างไร Abdelhafid Bendahmane จากห้องปฏิบัติการเกษตรแห่งชาติ INRA ในฝรั่งเศสในÉvryกล่าว
เอกสารฉบับใหม่นี้ ทั้งในวิทยาศาสตร์ 6 พ.ย. ได้ ทำให้ความเข้าใจเกี่ยวกับการควบคุมพืชว่าอวัยวะเพศพัฒนาและทำงานอย่างไรในบุปผาแต่ละดอก แม้ว่าไดอะแกรมในตำราเรียนจะแสดงส่วนของดอกไม้ตัวผู้และตัวเมียที่บุปผาเพียงดอกเดียว แต่พืชมีความแตกต่างกันอย่างมากในแง่ของเพศและจำนวนดอก โดยมีนัยสำคัญต่อการเกษตร สำหรับพืชผลบางชนิด ผู้คนใช้การเบ่งบานหลังจากที่บานสะพรั่งด้วยมือเปล่า เพื่อให้แน่ใจว่าเมล็ดจะเป็นลูกผสมที่แท้จริง แทนที่จะเป็นลูกหลานที่ผสมพันธุ์ด้วยตนเอง เป็นต้น การปรับแต่งยีนที่เป็นแนวทางในการมีเพศสัมพันธ์กับพืชสามารถบรรเทาการผลิตเมล็ดพันธุ์ลูกผสมได้ Franklin-Tong กล่าว
เป็นเวลาประมาณสามทศวรรษที่เธอทำงานร่วมกับPapaver rhoeasซึ่งเป็นงานรำลึกทหารที่เสียชีวิตในสงครามโลกครั้งที่ 1 ดอกป๊อปปี้มีระบบการเข้ากันไม่ได้ในตัวเองที่แข็งแกร่งซึ่งสร้างขึ้นในดอกไม้ที่เกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบรุ่นของเขาและเธอ โปรตีนโดยเฉพาะ หากโปรตีนในเกสรเพศผู้ (เพศผู้) ตรงกับตำแหน่งที่เปิดรับบนรอยมลทินของดอกไม้ ซึ่งบ่งชี้ว่าโปรตีนทั้งสองอาจมาจากพืชชนิดเดียวกัน เนื้อเยื่อของตัวเมียส่งสัญญาณให้ละอองเกสรทำการฆ่าตัวตายของเซลล์ และไม่มีรูปแบบเมล็ด
อย่างน้อยสองโปรโตคอลอื่น ๆ สำหรับความไม่ลงรอยกันในตัวเองได้พัฒนาขึ้นในหมู่พืช ความบริสุทธิ์ในตนเองของดอกไม้ช่วยลดความเสี่ยงของการผสมพันธุ์ซึ่งอาจทำให้ความกระปรี้กระเปร่าของลูกหลานลดลง แต่ความไม่ลงรอยกันที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดความเสี่ยงที่ดอกจะไม่พบละอองเกสรที่เหมาะสมเพียงพอที่จะสร้างเมล็ดได้มากเท่าที่จะทำได้
Franklin-Tong และเพื่อนร่วมงานตัดสินใจที่จะลองเกลี้ยกล่อมระบบความบริสุทธิ์ทางเพศของดอกป๊อปปี้ให้ทำงานในกลุ่มพืชที่มีระเบียบการแตกต่างกันมาก ความอยากรู้อยากเห็นธรรมดาๆ หรือ “ความโง่เขลาบ้าๆ บอๆ” ขณะที่เธอพูด เป็นแรงบันดาลใจให้พยายามถ่ายทอดความไม่ลงรอยกันในตัวเองของดอกป๊อปปี้ไปยัง Arabidopsis thalianaของตระกูลมัสตาร์ด
Arabidopsisดอกสีขาวขนาดเล็ก
ซึ่ง เป็นที่นิยมในห้องทดลองไม่มีระบบที่เข้ากันไม่ได้ในตัวเองและสามารถให้ปุ๋ยได้เอง แต่ญาติในตระกูลมัสตาร์ดใช้ระบบที่ไม่ป๊อปปี้ ระบบนั้นบล็อกเมล็ดเซลฟี่ด้วยคุณสมบัติทางเคมีของเซลล์ที่แตกต่างกัน และทำให้ไซต์ตรวจสอบตัวตนที่เปิดกว้างในส่วนเพศชายแทนที่จะเป็นส่วนเพศหญิง
ตลอดหลายปีที่ผ่านมา ทีมงานได้เกลี้ยกล่อมเนื้อเยื่อของA. thaliana ทั้งตัวผู้และตัวเมีย ให้เปิดใช้งานยีนที่ถ่ายทอดจากดอกป๊อปปี้ ในที่สุดนักวิจัยก็นำเสนอผลลัพธ์จากพืชทั้งหมด การถ่ายโอน “ทำงานเหมือนฝัน” Franklin-Tong สรุป ดังนั้นเมื่อเธอถามว่าบรรพบุรุษของดอกป๊อปปี้และมัสตาร์ดแยกจากกันนานเท่าใด เธอก็ตกใจเมื่อพบว่าพวกเขาแยกทางกันเมื่อกว่า 140 ล้านปีก่อน ชิ้นส่วนพันธุกรรมที่ถ่ายโอนได้ประสบความสำเร็จในการป้องกันการปฏิสนธิในพืชที่แตกต่างกันมาก
“ผลลัพธ์ที่สำคัญ” Spencer Barrett จาก University of Toronto ผู้ศึกษาวิวัฒนาการของระบบที่เข้ากันไม่ได้ในตัวเองกล่าว “เท่าที่ฉันรู้ มันไม่เคยทำมาก่อน”
แน่นอนว่าการใช้วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวในพืชผลจะมีประโยชน์ก็ต่อเมื่อพืชดัดแปลงพันธุกรรมพิสูจน์ได้ว่ายอมรับได้สำหรับผู้ที่ซื้อการเก็บเกี่ยว Bendahmane จาก INRA ชี้ให้เห็น
งานของเขาเองเกี่ยวกับวิธีที่ดอกไม้ควบคุมเพศของพวกมันสามารถทำได้มากกว่าการลดความจำเป็นในการปลอมมือ สำหรับพืชผลส่วนใหญ่ ตั้งแต่แอปเปิลไปจนถึงบวบ อวัยวะของเพศหญิงจะเติบโตเป็นสิ่งที่เก็บเกี่ยวได้ ยิ่งปลูกดอกไม้เพศเมียได้มากเท่าไร ผลผลิตก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ในแตงแต่ละต้นที่ปลูกในห้องแล็บของเขา ดอกไม้ที่มีเพียงอวัยวะเพศหญิงเท่านั้นที่แตกกิ่งก้านด้านอ่อนออกจากกระดูกสันหลังหลักของเถาวัลย์ ที่อื่น ดอกไม้ล้วนแล้วแต่เป็นเพศผู้ ตอนนี้ห้องทดลองของ Bendahmane และเพื่อนร่วมงานชาวอิสราเอลได้รวบรวมวิธีการที่ต้นแตงแต่ละต้นจัดการกับความแตกต่างทางเพศดังกล่าว
การทำงานร่วมกันของยีนสามตัวที่เปิดหรือปิดในรูปแบบที่แตกต่างกันสามารถสร้างความหลากหลายได้ ทีมงานรายงาน สำหรับดอกแตงตัวเมีย นักวิจัยพบว่ายีนที่เรียกว่าCmACS11เปิดใช้งานในเซลล์ที่มีน้ำนมเลี้ยงในระบบท่อของต้นฟลอมซึ่งไหลผ่านกิ่งด้านข้าง ยีนนี้ยับยั้งยีนผู้ชาย ( CmWIP1)ที่อาจขับดอกไม้ที่นั่นให้โตเป็นผู้ชาย และยีนที่สาม ( CmACS-7 ) ที่เปิดใช้งานในอวัยวะเพศหญิงที่โผล่ออกมาของกิ่งด้านข้าง ทำให้เอฟเฟกต์สมบูรณ์โดยการยับยั้งการก่อตัวของอวัยวะเพศชายที่บานสะพรั่ง
