Dolar 12,4280
Euro 14,0266
Altın 717,01
BİST 1.776
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 21 °C
Kuvvetli Sağanak

“Genetik Altın Madeni” Dünyanın En Zorlu Ortamlarından Birinde Bitki Hayatta Kalmak İçin Ortaya Çıktı

01.11.2021
59
“Genetik Altın Madeni” Dünyanın En Zorlu Ortamlarından Birinde Bitki Hayatta Kalmak İçin Ortaya Çıktı

Bitki Bilimi DNA Kavramı

Evrimsel genomik yaklaşım, bitkilerin Atacama Çölü’nde yaşamasını sağlayan genleri tanımlayarak iklim değişikliğiyle yüzleşmek için daha dayanıklı mahsuller tasarlamak için ipuçları sunuyor.

Uluslararası bir araştırma ekibi, dünyanın en zorlu ortamlarından biri olan Şili’deki Atacama Çölü’nde bitkilerin hayatta kalmasıyla ilişkili genleri tanımladı. Bulguları, yayınlanan Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı (PNAS), bilim adamlarının giderek daha kuru iklimlerde gelişebilen esnek mahsuller yetiştirmesine yardımcı olabilir.

Carroll & Milton Petrie Profesörü Gloria Coruzzi, “İklim değişikliğinin hızlandığı bir çağda, kuru ve besin açısından zayıf koşullar altında mahsul üretimini ve dayanıklılığını iyileştirmek için genetik temeli ortaya çıkarmak kritik önem taşıyor” dedi. New York Üniversitesi (NYU) Biyoloji Bölümü ve Genomik ve Sistem Biyolojisi Merkezi, Rodrigo Gutiérrez ile birlikte çalışmaya liderlik etti.

Atacama Çölü Kuzey Şili

Şili araştırma ekibi, dünyanın en kurak ve en zorlu ortamlarından biri olan kuzey Şili’deki Atacama Çölü’nde benzersiz bir “doğal laboratuvar” kurdu. Kredi bilgileri: Melissa Aguilar

Çalışma, botanikçiler, mikrobiyologlar, ekolojistler, evrim ve genom bilimciler arasında uluslararası bir işbirliğiydi. Bu benzersiz uzmanlık kombinasyonu, ekibin Atacama bitkilerinin aşırı çöl koşullarına uyum sağlamasını ve bu koşullarda gelişmesini sağlayan bitkileri, ilişkili mikropları ve genleri tanımlamasını sağladı ve bu da sonuçta mahsulün büyümesini artırmaya ve gıda güvensizliğini azaltmaya yardımcı olabilir.

Gutiérrez, “Atacama Çölü’ndeki bitkilerle ilgili çalışmamız, kuraklık, aşırı sıcaklıklar, sudaki ve topraktaki tuz gibi faktörlerin küresel gıda üretimi için önemli bir tehdit oluşturduğu, giderek daha kurak hale gelen dünya bölgeleriyle doğrudan ilgili” dedi. , Pontificia Universidad Católica de Chile’de Moleküler Genetik ve Mikrobiyoloji Bölümü’nde profesör.

Dünyanın en kurak yerlerinden birinde “doğal laboratuvar” kurmak

Kuzey Şili’deki Pasifik Okyanusu ve And Dağları arasında sıkışmış olan Atacama Çölü, gezegendeki (kutuplar hariç) en kurak yerdir. Yine de orada otlar, yıllıklar ve çok yıllık çalılar dahil düzinelerce bitki yetişir. Sınırlı suya ek olarak, Atacama’daki bitkiler yüksek irtifa, topraktaki besin maddelerinin düşük mevcudiyeti ve güneş ışığından aşırı yüksek radyasyon ile başa çıkmak zorundadır.

Gabriela Carrasco, Atacama Çölü'nde

O sırada bir lisans araştırmacısı olan Gabriela Carrasco, Atacama Çölü’ndeki bitki örneklerini tanımlıyor, etiketliyor, topluyor ve donduruyor. Bu örnekler daha sonra 1.000 mil yol kat etti ve Rodrigo Gutiérrez’in Santiago de Chile’deki laboratuvarında RNA ekstraksiyonları için işlenmek üzere kuru buz altında tutuldu. Carrasco’nun burada topladığı türler Jarava frigida ve Lupinus oreophilus’tur. Kredi bilgileri: Melissa Aguilar

Şili araştırma ekibi, 10 yıllık bir süre boyunca Atacama Çölü’nde, farklı bitki örtüsü alanlarında ve yüksekliklerde (her 100 metre yükseklikte) 22 bölgede iklim, toprak ve bitkileri topladıkları ve tanımladıkları benzersiz bir “doğal laboratuvar” kurdu. ) Talabre-Lejía Transect boyunca. Çeşitli faktörleri ölçerek, gündüzden geceye 50 dereceden fazla dalgalanan sıcaklıklar, çok yüksek radyasyon seviyeleri, büyük ölçüde kum olan ve besin maddelerinden yoksun toprak ve yıllık yağmurların çoğunun birkaç gün içinde düştüğü minimum yağmur kaydettiler.

Esnek bitkilerin evrimini keşfetmek için genomik kullanma

Şilili araştırmacılar, sıvı nitrojen içinde korunmuş bitki ve toprak örneklerini Atacama’daki 32 baskın bitki türünde ifade edilen genleri sıralamak ve bitkiyle ilişkili toprak mikroplarını aşağıdakilere dayalı olarak değerlendirmek için 1.000 mil geri laboratuvara getirdiler. DNA diziler. Bazı bitki türlerinin köklerinin yakınında büyümeyi teşvik eden bakteriler geliştirdiğini buldular; bu, Atacama’nın azot bakımından fakir topraklarında azot alımını (bitki büyümesi için kritik bir besin) optimize etmek için uyarlanabilir bir strateji.

NYU’daki araştırmacılar, protein dizileri Atacama türlerine uyarlanmış genleri belirlemek için daha sonra filogenomik adı verilen ve genomik verileri kullanarak evrimsel tarihi yeniden yapılandırmayı amaçlayan bir yaklaşım kullanarak bir analiz gerçekleştirdi. New York Botanik Bahçesi’ndeki meslektaşlarıyla istişare ederek, 32 Atacama bitkisinin genomlarını, 32 adapte edilmemiş ancak genetik olarak benzer “kardeş” türün yanı sıra birkaç model türle karşılaştırdılar.

“Amaç, aminodaki değişiklikleri tanımlamak için genom dizilerine dayanan bu evrim ağacını kullanmaktı. asit Coruzzi, Atacama bitkisinin çöl koşullarına adaptasyonunun evrimini destekleyen genlerde kodlanmış diziler” dedi.

“Bu hesaplama açısından yoğun genomik analiz, 70’den fazla türde 1.686.950 protein dizisini karşılaştırmayı içeriyordu. Ortaya çıkan 8.599.764 süper matrisini kullandık amino asitler NYU’daki Yüksek Performanslı Bilgi İşlem Kümesi’ni kullanarak bu analizi gerçekleştiren Gil Eshel, “Atacama türlerinin evrimsel tarihinin filogenomik yeniden yapılandırılması için” dedi.

Çalışma, protein dizisi değişiklikleri, birden fazla Atacama türünde evrimsel güçler tarafından seçilen 265 aday gen tanımladı. Bu adaptif mutasyonlar, bitkilerin Atacama’daki aşırı yüksek ışık radyasyonuna adapte olmasını sağlayabilen ışığa ve fotosenteze tepki veren genler de dahil olmak üzere, bitkinin çöl koşullarına adaptasyonunun altında yatan genlerde meydana geldi. Benzer şekilde, araştırmacılar, bu Atacama bitkilerinin stresli, besin açısından fakir ortamlarına adaptasyonu ile ilgili olabilecek stres tepkisi, tuz, detoksifikasyon ve metal iyonlarının düzenlenmesinde yer alan genleri ortaya çıkardılar.

Bu “genetik altın madeninden” neler öğrenebiliriz?

Bitki stres tepkileri ve toleransına ilişkin bilimsel bilgilerin çoğu, birkaç model türün kullanıldığı geleneksel laboratuvar temelli çalışmalar yoluyla oluşturulmuştur. Faydalı olsa da, bu tür moleküler çalışmalar muhtemelen bitkilerin evrimleştiği ekolojik bağlamı kaçırıyor.

Gutierrez’in laboratuvarındaki Pontificia Universidad Católica de Chile’den ve NYU’da eski bir doktora sonrası ortak olan Viviana Araus, “Doğal ortamında bir ekosistemi inceleyerek, ortak bir zorlu ortamla karşı karşıya kalan türler arasındaki adaptif genleri ve moleküler süreçleri tanımlayabildik” dedi. Genomik ve Sistem Biyolojisi Merkezi.

“Bu araştırmada karakterize ettiğimiz bitki türlerinin çoğu daha önce çalışılmamıştı. Bazı Atacama bitkileri tahıllar, baklagiller ve patatesler de dahil olmak üzere temel mahsullerle yakından ilişkili olduğundan, tanımladığımız aday genler, gezegenimizin artan çölleşmesi göz önüne alındığında bir zorunluluk olarak daha dayanıklı mahsuller tasarlamak için genetik bir altın madenini temsil ediyor” dedi.

Gutiérrez ve Araus’a ek olarak, Şili’deki işbirlikçileri arasında Pontificia Universidad Católica de Chile’den Claudio Latorre ve Universidad de Chile’den Mauricio González vardı. NYU’dan Coruzzi ve Eshel filogenomik boru hattı üzerinde çalıştı ve aralarında Purdue Üniversitesi’nden Kranthi Varala, New York Botanik Bahçesi’nden Dennis Stevenson, Amerikan Doğa Tarihi Müzesi’nden Rob DeSalle ve onların üyeleri de dahil olmak üzere ABD’deki işbirlikçilerle birlikte çalıştılar. araştırma ekipleri.

Referans: “Atacama Çölü’nde yaşamın sınırlarında bitki ekolojik genomiği” 1 Kasım 2021, Ulusal Bilim Akademisi Bildirileris.
DOI: 10.1073/pnas.2101177118

Bu çalışma Şili’de Fondo de Desarrollo de Areas Prioritarias (FONDAP) Genom Düzenleme Merkezi (15090007) ve ABD’de Zegar Ailesi Vakfı (A160051) ve Enerji Biyolojisi ve Çevre Araştırmaları Departmanı (DE) tarafından desteklenmiştir. -SC0014377).

.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.