حل معمای رشد و سلامت گیاهان توسط دانشمندان استنفورد

به گزارش بولتن نیوز، دانشمندان دانشگاه "استنفورد" در جدیدترین مطالعه خود اسرار رشد و سلامت گیاهان را کشف کردند. این کشف به توسعه محصولات مقاوم به گرما و بهبود تولید زیست سوخت جلبک کمک خواهد کرد.

گیاهان مانند همه موجودات شناخته شده دیگر، از دی.ان.ای برای انتقال صفات استفاده می‌کنند. ژنتیک حیوانات اغلب بر اصل و نسب و اجداد تمرکز دارد، اما این امر می‌تواند در ژنتیک گیاهی چالش برانگیز باشد زیرا گیاهان می‌توانند بر خلاف اکثر حیوانات، خودبارور باشند.

بسیاری از گیاهان دارای توانایی‌های ژنتیکی منحصربه‌فردی هستند که این امر گونه‌زایی را آسان‌تر می‌کند. گونه‌زایی(speciation) فرایندی فرگشتی است که از طریق آن گونه‌های زیست‌شناختی جدید، پدید می‌آیند.

گیاهان از این نظر خاص هستند که می‌توانند کربوهیدرات‌های پر انرژی را از طریق فرایند فتوسنتز که از طریق استفاده از کلروپلاست انجام می‌شود، سنتز کنند. کلروپلاست‌ها دی.ان.ای مخصوص به خود را دارند که این به آنها اجازه می‌دهد تا به عنوان یک مخزن اضافی برای ژن‌ها و تنوع ژنتیکی عمل کنند و همچنین یک لایه اضافی از پیچیدگی ژنتیکی ایجاد می‌کنند که در حیوانات دیده نمی‌شود. بسیاری از محصولات را می‌توان از نظر ژنتیکی اصلاح کرد تا عملکرد و ارزش غذایی آنها و همچنین مقاومت آنها در برابر آفات، علف کش‌ها یا بیماری‌ها افزایش یابد.

ژن‌ها حاوی تمام دستورالعمل‌هایی هستند که یک موجود زنده برای بقا، رشد و تولید مثل به آن نیاز دارد. اما شناسایی یک ژن و درک عملکرد آن دو چیز بسیار متفاوت هستند. بسیاری از ژن‌ها شامل دستورالعمل‌های غیرقابل توضیحی هستند و عملکرد آنها برای دانشمندان ناشناخته است. تحقیقات اخیر انجام شده توسط دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، دانشگاه پرینستون و دانشگاه استنفورد، عملکرد صدها ژن را در جلبک‌ها نشان داده است که برخی از آنها در دیگر گیاهان نیز یافت می‌شوند. این پیشرفت به تلاش‌ها برای اصلاح ژنتیکی جلبک‌ها برای تولید زیست سوخت و تولید انواع محصولات کشاورزی مقاوم در برابر آب و هوا کمک می‌کند. زیست‌سوخت(Biofuel) به سوخت‌هایی گفته می‌شود که از زیست‌توده به‌ دست می‌آیند. این تعریف، زیست‌سوخت‌های جامد، سوخت‌های مایع و زیست‌گازهای مختلف را در بر می‌گیرد.

"رابرت جینکرسون"(Robert Jinkerson) محقق این مطالعه از دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید گفت: ژنتیک گیاهان و جلبک‌ها مورد مطالعه قرار نگرفته است. این ارگانیسم‌ها غذاها، سوخت‌ها، مواد و داروهایی که جامعه مدرن به آنها متکی است را می‌سازند، اما ما درک ضعیفی از نحوه کار آنها داریم که این امر مهندسی و اصلاح آنها را به یک کار دشوار تبدیل می‌کند. یک راه متداول برای یادگیری بیشتر در مورد زیست‌شناسی این است که ژن‌ها را جهش دهید و سپس ببینید که چگونه این موضوع بر ارگانیسم آنها تاثیر می‌گذارد.

محققان آزمایش‌هایی را انجام دادند که میلیون‌ها نقطه داده را با استفاده از جلبک جهش‌یافته و ابزارهای خودکار تولید کردند. محققان با تجزیه و تحلیل این مجموعه داده‌ها توانستند نقش عملکردی صدها ژن با ویژگی ضعیف را کشف کنند و چندین عملکرد جدید ژن‌های شناخته شده قبلی را شناسایی کنند. این ژن‌ها در فتوسنتز، پاسخ آسیب دی.ان.ای، پاسخ استرس گرمایی، پاسخ شیمیایی سمی و پاسخ شکارچی جلبک(predator response) نقش دارند. چندین ژنی که آنها در جلبک‌ها کشف کردند، همتایانی در گیاهان با نقش‌های مشابهی دارند که این امر نشان می‌دهد داده‌های جلبکی می‌تواند به دانشمندان در درک نحوه عملکرد این ژن‌ها در گیاهان نیز کمک کند. محققان پس از آزمایشات بسیار دریافتند که ژنی که به طور گسترده در موجودات چند سلولی یافت می‌شود به ترمیم دی.ان.ای آسیب دیده کمک می‌کند. با این حال، گروه دیگری از ژن‌ها به جلبک‌ها کمک کرد تا دی اکسید کربن که دومین مرحله مهم در فتوسنتز است را پردازش کنند. گروه‌های دیگر روی مژک‌ها که جلبک‌ها برای شنا از آنها استفاده می‌کنند، تاثیر گذاشتند. این کشف می‌تواند به درک بهتر برخی از سرطان‌های ریه و مری انسان که ممکن است تا حدی ناشی از تحرک معیوب مژک‌ها باشد، بیانجامد.