Capítulo
VIII: primer pago / inquebrantables y firmes
¿Cómo estudiar la evolución de un carácter en una especie
doméstica desde sus ancestros silvestres? Hay muchas vías, pero la más
importante de todas comienza con la búsqueda de los QTL.
Este término tan extraño es el acrónimo de «Quantitative Trait Locus». Un QTL
puede definirse como una región del genoma cuyo contenido desconocemos, pero
que sabemos que se encarga de regular un carácter: color del grano, tamaño de
la semilla, estructura de la planta, etc. Es un pedazo de material genético
generalmente grande encargado de que la planta tenga un rasgo concreto. Para
los estudiosos de la domesticación, su primera misión es encontrarlos.
El
truco para encontrar los QTL consiste en hibridar dos plantas con la característica
que queremos estudiar. Por ejemplo, si queremos estudiar el origen del color de
la semilla, se hibridan plantas con semillas de distintos colores durante
varias generaciones. Al final del proceso, tales descendientes serán una mezcla
genética de sus ancestros. En tal mezcla se intentará encontrar las regiones
genéticas comunes al rasgo buscado. Por ejemplo, si queremos saber que
determina el color blanco de las semillas, se buscarán aquellas regiones
genéticas comunes a los descendientes de semillas blancas.
https://lacienciaysusdemonios.com/2014/01/16/huerto-evolutivo-11-arroz-evolucion-domesticacion-origen
القسم الثامن: كيف يمكن دراسة تطوّر ميزة لنوع
مُدجّن من أسلافه البرّيين؟
توجد طرق كثيرة للقيام بهذه الدراسة، الأهم بينها كلها هو البدء بالبحث عن QTL، لكن ما هذا؟
تختصر
هذه الأحرف الثلاثة العبارة الإنكليزية Quantitative
Trait Locus وتعني بالعربية "مكان الميزة الكميّ".
يمكن تعريف QTL بوصفه منطقة من
الجينوم، نجهل محتواه، لكن، نعرف بأنه مسؤول عن تنظيم ميزة محددة: لون البذرة،
حجمها، بنية النبات ..الخ. عبارة عن قطعة من المادة الجينية، بالعموم، كبيرة
ومسؤولة عن امتلاك النبات لملامح محددة.
المهمة الأولى لدارسي التدجين:
العثور على هذه المنطقة الجينية.
يقوم سرّ
العثور على منطقة QTL
على تهجين نبتتين مع ميزة نرغب بدراستها.
على سبيل المثال، فيما لو نرغب بدراسة
أصل لون البذور، يجري تهجين نبتتين، تعطيان بذوراً مختلفة اللون خلال عدة أجيال.
بنهاية العملية، المتحدرون عبارة عن مزيج وراثي جيني من أسلافهم. ستجري في
هذا المزيج عملية البحث عن المناطق الجينية المشتركة المتعلقة بالملمح قيد البحث.
على سبيل المثال، فيما لو نرغب بمعرفة ما الذي يحدد اللون الأبيض للبذور، سيجري
البحث عن تلك المناطق الجينية المشتركة لدى متحدرين ذوي بذور بيضاء.
المناطق الجينية المشتركة
هي مناطق QTL. تتمثل الخطوة التالية بالتعمُّق، أي
تحقيق سلسلة مناطق QTL
لأجل العثور على جينات، مناطق المُنظّمات وعناصر أخرى يمكن أن تمتلك أهمية
بيولوجية.
بمجرد العثور على تلك المناطق، ستُدرَسْ بالتفصيل الممل، سيجري خلق
نباتات معدلة وراثياً لتحديد الجين المسؤول عن السمة المرغوبة أو لا. وبذات الوقت،
سيجري إكتشاف التغيرات التي حدثت بتلك الجينات، لتسبب تلك التغيرات في النباتات.
وعلى هذا، تتأسس الدراسة الوراثية لعملية التدجين تقريباً.
تحديد الذي يضبط لون الحبوب QTL
فالحبوب بألوان متنوعة وهي متعرضة للتهجين. بوقت لاحق، وبعبور الميزة من جيل إلى جيل خلال عدد أجيال n. بالنهاية، نرى أية حبوب بيضاء وأية مناطق جينية مشتركة
السمة
التقليدية في الحبوب البرية، هي امتلاكها للسنابل الهشّة، أي امتلاكها لسنبلة ناضجة
تنكسر بسهولة. يسمح هذا بانتشار بذورها بيسر، وتترك النبات الأم لتتوزع على التربة.
مع ذلك، هي ميزة إشكالية من وجهة نظر زراعية، هل تتخيلون بأنّه وقت الحصاد، لدينا سنابل متكسرة وفاقدة لبذورها؟ يعني هذا تدهور الانتاج ويشكل مشكلة عانى
الصيادون - ملتقطو الثمار في العصر النيوليتي وأوائل المزارعين منها. وربما، لهذا السبب،
جمع سكّان الصين السنابل غير الناضجة خلال العصر النيوليتي. وبمجرد زراعة النبات،
جرى اختيار النباتات ذات السنابل صعبة الكسر في المقام الأوّل (مرجع 28).
يعود تقصف السنابل إلى بنية معروفة
باسم "طبقة الانفصال". تقع هذه البنية في قاعدة السنبلة، حيث تنكسر حين
يبلغ النبات البلوغ فتحرر السنابل محتوياتها. تقع مسؤولية تشكيل هذه البنية على
عدد من الجينات، مثل الجين «sh4» والجين «qSH1». يركّب الجينان عوامل نسخ أي بروتينات، تُنظِّمُ عمل جينات أخرى
(تنشيطها أو تثبيطها). بكلمات أخرى، هي جينات ضابطة لجينات أخرى (مراجع 28، 31
و68).
لدى النباتات ذات السنابل المقاومة
غير المتقصفة الجينين «sh4» و«qSH1» بحالة تطفُّر لدرجة أنّ "عوامل نسخها" لا تعمل؛ وكنتيجة
لهذا، لن تتشكل بنية "طبقة الإنفصال"، حيث لن تظهر تلك البنية، وبالتالي،
لن تتقصف السنبلة، عندما يبلغ النبات مرحلة البلوغ. بالإضافة لهذا، فيما لو يجري
إدخال الإصدار غير المتطفر من الجينين إلى جنين سنيبلة نبات غير متقصفة، سينمو
كنبات بسنابل متقصفة (مراجع 28، 31 و68).
مع هذا، أتُعتبر تلك الطفرات سلبية؟
صحيح
أنها "تعطّل" بروتينات محددة، لكنها تعطي الأصل لنباتات بسنابل غير
متقصفة (مقاومة أكثر من النباتات البرية)، وهي مفيدة للمزارعين وللنبات الذي
سيصبح أفضل من أقربائه ذوي السنابل المتقصفة.
ميزة القصافة أو الهشاشة بسنبلة الأرز. 1. سنبلة غير هشة سلالة Nipponbare وسنبلة هشة سلالة Kasalath (مرجع 26). 2. يغيب القسم المنفصل في سلالة Nipponbare ويحضر لدى NIL (qSH1) (مرجع NIAS).
3. المكان الذي يتشكل فيه الجزء المنفصل بالسنبلة (مرجع NIAS). 4. يولد الجين غير المتطفر sh4 عامل نسخ، ينظم عدد من الجينات التي تصنع الجزء المنفصل، حيث لا يتمكن الجين المتطفر من القيام بهذا.
نعثر على فارق آخر في تشريح النوع
البري Oryza rufipogon. ينمو هذا النبات وساقه تنشد نحو التربة لتغطي أكبر مساحة ممكنة؛ هذه الإستراتيجية مألوفة لدى كثير من الحبوب البرية، حيث تجعله أكثر مقاومة
للدعس وآكلي الأعشاب. كذلك، هكذا تعرقل التنافس، من قبل نباتات قريبة. لكن، كذلك،
تحولها هذه السمة إلى نباتات غير فعالة، اعتباراً من وجهة نظر زراعية، فعندما تشغل
هكذا مساحة من التربة، فستقلل إنتاجيتها (مراجع 25 و55).
لهذا ينمو النوع المزروع Oryza
sativa
مع سيقان قصيرة ومنتصبة في مساحة قليلة، ليسمح بأكبر كثافة زراعية، وبالتالي، الحصول على إنتاج
أكبر. من المنطقي أنه خلال عملية تدجين الأرز، قد فضّل المزارعون النباتات
المنتصبة المنتجة أكثر. مع ذلك، ما هي الجينات المسؤولة عن هذا التغيُّر العميق؟
لقد عثروا على الجين «PROG1»، وتقوم وظيفته على
تركيب بروتين يعمل كعامل نسخ محتمل للنشاط المتركز بمناطق النموّ في النبات
(البارض، البراعم والوريقات الفتية). يستطيع هذا الجين ضبط بنية النبات وإنتاجيته.
للآن، لا يُعرَفْ، على وجه الدقّة، كيف يعمل "عامل النسخ" هذا، لكن، جرى
التحقُّق من أنّ النباتات المزروعة تملك الكثير من الطفرات في هذا الجين. بين تلك
الطفرات، طفرة تقلّل تصنيع كمية "عوامل النسخ"، فيما عملت طفرات أخرى
على تثبيط عمل "عامل النسخ". مع ذلك، تكمن أهميته في إنشاء بنية نبات
واضحة للغاية، فيما لو يجري إدخال هذا الجين إلى أجنة نبات منتصب الساق، فستنمو
كنباتات بساق منتشر (مراجع 25 و55). هو عالم مثير، أن يمتلك جين واحد كل تلك
التأثيرات الهائلة.
في الأعلى، إلى اليسار، النوع Oryza rufipogon (المنحني). إلى اليمين، النوع Oryza sativa (منتصب) (مرجع 55). في الأسفل نوع رز مزروع Teqing وذات النوع المزروع معدل وراثياً (مرجع 25)
قد يهمكم الإطلاع على مواضيع ذات صلة
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق