Wat ënnerierdesch an engem Maisfeld geschitt ass einfach ze iwwersinn, awer Maiswurzelarchitektur kann eng wichteg Roll bei der Waasser- an Nährstoffacquisitioun spillen, d'Dréchentoleranz, d'Waasserverbrauchseffizienz an d'Nohaltegkeet beaflossen. Wann Ziichter d'Maiswurzelen encouragéiere kënnen an engem méi steile Wénkel erof ze wuessen, kéint d'Ernte potenziell Zougang zu wichtege Ressourcen méi déif am Buedem kréien.
En éischte Schrëtt fir dëst Zil ass d'Gen ze léieren, déi am Gravitropismus involvéiert sinn, Wuerzelwachstum als Äntwert op d'Schwéierkraaft. An enger neier Etude publizéiert am Proceedings vun der National Academy of Sciences, Universitéit vu Wisconsin Wëssenschaftler, an Zesummenaarbecht mat Fuerscher an der University of Illinois. identifizéieren véier esou Genen am Mais an d'Modellplanz Arabidopsis.
Wann e germinéierende Som op senger Säit gedréint gëtt, maachen e puer Wuerzelen e plötzlechen, steile Wendung a Richtung Schwéierkraaft, anerer dréinen eng Fraktioun méi lues. D'Fuerscher hunn Maschinnvisiounsmethoden benotzt fir subtile Differenzen am Wurzelgravitropismus an Dausende vu Séiwierker ze beobachten an dës Donnéeën mat genetescher Informatioun fir all Keimling kombinéiert. D'Resultat kartéiert déi méiglech Positioune vu Gravitropismus Genen am Genom.
D'Kaart huet d'Fuerscher an de richtege Quartier am Genom - Regioune vun e puer honnert Genen - awer si waren nach e laange Wee fir spezifesch Genen fir Gravitropismus z'identifizéieren. Glécklecherweis haten si en Tool dat hëllefe konnt.
"Well mir virdru datselwecht Experiment mat der wäit verwandter Arabidopsis Planz gemaach hunn, konnte mir Genen an de relevante Regioune vum Genom a béid Aarte passen. Follow-up Tester hunn d'Identitéit vu véier Genen verifizéiert, déi de Wurzelgravitropismus änneren. Déi nei Informatioun kéint eis hëllefen ze verstoen wéi d'Schwéierkraaft d'Rootsystemarchitekturen formt ", seet den Edgar Spalding, Professer am Departement vun der Botanik op der University of Wisconsin a Lead Autor vun der Studie.
De Matt Hudson, Professer am Department of Crop Sciences op der University of Illinois a Studie Co-Autor, füügt derbäi: "Mir hunn en ënnerfuerschte Charakter am Mais gekuckt, dee wichteg ass aus enger Rei vu Grënn, besonnesch am Kontext vum Klimawandel. . A mir hunn et gemaach andeems d'evolutionär Differenzen tëscht Planzen an eis Gonschten funktionnéieren.
Mais an Arabidopsis, e klenge Moschterrelativ, deen ustrengend vu Planzebiologen beschriwwen huet, huet sech ongeféier 150 Millioune Joer ausser an der evolutiver Geschicht entwéckelt. Den Hudson erkläert datt obwuel béid Arten grondleeënd Planzfunktiounen deelen, d'Gen, déi se kontrolléieren, hu méiglecherweis am Genom iwwer d'Zäit verwéckelt. Dat stellt sech eraus als eng gutt Saach fir allgemeng Genen ze verklengeren.
An enk verwandte Arten tendéieren d'Gen an ongeféier déiselwecht Uerdnung am Genom (zB ABCDEF) opzestellen. Och wann déiselwecht Genen a wäit verwandte Spezies existéiere kënnen, passt d'Uerdnung vun den Genen an der Regioun op déi d'Eegeschafte Kaarten net (zB UGRBZ). Nodeems d'Fuerscher identifizéiert hunn, wou an all Genom ze kucken, hunn déi soss falsch passend Gensequenzen déi gemeinsam Genen (an dësem Fall B) erausgebrach.
"Ech hu geduecht datt et super cool wier datt mir Genen identifizéieren déi mir soss net fonnt hätten, just duerch d'Vergläiche vun genomesche Intervalle bei onrelatéierten Planzenaarten", seet den Hudson. "Mir ware ganz zouversiichtlech datt si déi richteg Genen waren wéi se direkt aus dëser Analyse erauskoum, awer dem Spalding säi Grupp huet dunn siwe oder aacht Joer méi verbruecht fir zolidd biologesch Donnéeën ze kréien fir z'iwwerpréiwen datt se wierklech eng Roll am Gravitropismus spillen. Nodeems ech dat gemaach hunn, mengen ech, mir hunn déi ganz Approche validéiert sou datt Dir an Zukunft dës Method fir vill verschidde Phänotypen benotze kënnt.
Spalding bemierkt datt d'Method wahrscheinlech besonnesch erfollegräich war well präzis Miessunge an engem gemeinsamen Ëmfeld gemaach goufen.
"Dacks wäerten d'Maisfuerscher hir Spure vun Interesse an engem Feld moossen, wärend Arabidopsis Fuerscher éischter hir Planzen an de Wuesstumskammer erhéijen", seet hien. "Mir hunn de Root-Gravitropismus-Phänotyp op eng héich kontrolléiert Manéier gemooss. Dës Somen goufen op enger Petri Plack ugebaut, an den Assay huet just Stonnen gedauert, am Géigesaz zu Charakteren déi Dir an der realer Welt moosst, déi op fir all Zorte vu Variabilitéiten op sinn.
Och wann d'Charakteristiken an engem gemeinsamen Ëmfeld gemooss kënne ginn, sinn net all Eegeschafte gutt Kandidate fir dës Method. D'Fuerscher ënnersträichen d'Bedeitung vun der Fro, déi fundamental fir d'Basisfunktioun vun der Planz sollte sinn, fir sécherzestellen datt déiselwecht antik Genen an onrelatéierten Arten existéieren.
"Gravitropismus ka besonnesch empfindlech sinn fir duerch dës Approche ze studéieren, well et de Schlëssel fir d'ursprénglech Spezialisatioun vu Schéissen a Wuerzelen no der erfollegräicher Kolonisatioun vum Land gewiescht wier", seet Spalding.
Den Hudson bemierkt datt de Gravitropismus och de Schlëssel fir d'Kolonisatioun vun enger anerer Landschaft wäert sinn.
"D'NASA ass interesséiert fir Kulturen op anere Planéiten oder am Weltraum ze wuessen a si musse wëssen, wat Dir braucht fir z'erhiewen fir dat ze maachen," seet hien. "Pflanzen sinn zimlech discombobuléiert ouni Schwéierkraaft."
Den Artikel, "Leveraging Orthologie bannent Mais an Arabidopsis QTL fir Genen z'identifizéieren déi natierlech Variatioun am Gravitropismus beaflossen", gëtt am Proceedings vun der National Academy of Sciences [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. D'Fuerschung gouf vun der National Science Foundation finanzéiert.
De Department of Crop Sciences ass am College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences op der University of Illinois Urbana-Champaign.
Eng Quell: https://www.sciencedaily.com