مقالات
رمزگشایی از کد ژنتیکی ضخامت ساقه گوجهفرنگی برای تولید گیاهانی قویتر
در گامی مؤثر برای توسعه ارقام گوجهفرنگی با قدرت رویشی بیشتر، دانشمندان اسپانیایی با موفقیت نشانگرهای ژنتیکی مرتبط با ضخامت ساقه را اعتبارسنجی کردند. این دستاورد با شناسایی اثرات افزایشی آللهای مفید از گونههای وحشی، مسیر را برای برنامههای بهنژادی هدفمند به منظور بهبود عملکرد و مقاومت گیاه هموار میسازد.
پایگاه خبری داوان نیوز: پژوهشگران اسپانیایی با رمزگشایی از مکانیسم ژنتیکی کنترل ضخامت ساقه در گوجهفرنگی، گامی مهم در جهت توسعه ارقام پرمحصول و مقاوم بر اساس ذخایر ژنتیکی گونههای وحشی برداشتند.
به گزارش داوان نیوز، قطر ساقه به عنوان یکی از صفات مهم مورفولوژیک در گوجهفرنگی (Solanum lycopersicum L.)، نقش تعیینکنندهای در استحکام مکانیکی گیاه، کارایی انتقال مواد و در نهایت عملکرد نهایی محصول ایفا میکند. با وجود اهمیت این صفت، معماری ژنتیکی حاکم بر آن کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه حاضر با هدف مکانیابی جایگاههای صفت کمی (QTL) کنترلکننده قطر ساقه و تجزیه و تحلیل ساختارهای درونی مؤثر بر آن انجام شد. با استفاده از جمعیتهای لاینهای نوترکیب اینبرد (RILs) و لاینهای اینتروگرسیون (ILs) حاصل از تلاقی رقم کشتشده ‘مانیمیکر’ با گونه وحشی Solanum pimpinellifolium (Acc. ‘TO 937’)، دوازده QTL معنیدار در مراحل مختلف رشدی شناسایی شد.
اعتبارسنجی این QTLها در لاینهای اینتروگرشن تکی و دوگانه، اثرات افزایشی قابلتوجه آللهای وحشی را بر افزایش یا کاهش قطر ساقه تأیید کرد. بررسیهای بافتشناسی نیز نشان داد که QTLهای اصلی مانند sd3.1، sd4.1 و sd11.1 با تنظیم اجزای رشد ثانویه از جمله مساحت مغز، ضخامت قشر (کورتکس) و گسترش آوند چوبی ثانویه، معماری نهایی ساقه را تعیین میکنند. این یافتهها دیدگاه جامعی از کنترل چندژنی قطر ساقه ارائه داده و نشانگرهای مولکولی معتبری را برای برنامههای اصلاحی آتی با هدف بهبود قدرت و بهرهوری گیاه فراهم میآورد.
ساقه گیاه به عنوان محور اصلی ساختاری و مسیر انتقال آوندی، نقشی حیاتی در یکپارچگی فیزیولوژیکی گیاهان ایفا میکند. در گوجهفرنگی، قطر ساقه نه تنها بر مقاومت در برابر ورس (خوابیدگی) تأثیر میگذارد، بلکه با کارایی انتقال آب و مواد معدنی و نیز تخصیص مواد فتوسنتزی به میوهها مرتبط است. علیرغم اهمیت زراعی این صفت، اطلاعات محدودی در مورد پایه ژنتیکی حاکم بر ضخامت ساقه و رشد ثانویه آن در دسترس است.
استفاده از گونههای وحشی به عنوان منابع ارزشمند تنوع ژنتیکی، رویکردی مؤثر برای شناسایی آللهای مفید و مغفولمانده در فرآیند اهلیسازی است. در این راستا، مطالعه حاضر با هدف نقشهیابی QTLهای کنترلکننده قطر ساقه و درک مکانیسمهای بافتشناسی زیربنایی آنها در جمعیتهای حاصل از تلاقی بینگونهای گوجهفرنگی طراحی شد.
مواد و روشها (Materials and Methods)
تجزیه و تحلیل ژنتیکی منجر به شناسایی دوازده جایگاه صفت کمی (QTL) بر روی کروموزومهای مختلف گردید که در مراحل فنولوژیکی متفاوت، قطر ساقه را کنترل میکنند. این یافته تأیید میکند که معماری ساقه گوجهفرنگی یک صفت کمی و تحت کنترل چندژنی است.
اعتبارسنجی QTLها در لاینهای اینتروگرشن نشان داد که ورود قطعات ژنومی از گونه وحشی S. pimpinellifolium میتواند بسته به جایگاه ژنی، اثرات افزایشی مثبت (افزایش قطر) یا منفی (کاهش قطر) داشته باشد. این موضوع نشاندهنده پتانسیل استفاده از آللهای مفید گونههای وحشی برای بهبود صفات پیچیده است.
بررسیهای بافتشناسی، بینش عمیقتری از عملکرد این QTLها ارائه داد. مشخص شد که QTLهای sd3.1، sd4.1 و sd11.1 بهطور مستقیم بر روی فرآیندهای رشد ثانویه تأثیر میگذارند. به عنوان مثال، تغییرات در قطر ساقه ناشی از این QTLها با تغییرات هماهنگ در اندازه مغز (به عنوان بافت ذخیرهای و پارانشیمی)، مساحت قشر (مسئول استحکام و ذخیرهسازی) و بهویژه میزان توسعه آوند چوبی ثانویه (که استحکام و کارایی آوندی را افزایش میدهد) همراه بود. این نتایج نشان میدهد که قطر نهایی ساقه حاصل فعالیت هماهنگ ژنهایی است که بر روی بافتهای مختلف تأثیر میگذارند.
به گزارش اخبار روزانه کشاورزی، این مطالعه که توسط محققین مؤسسه IHSM La Mayora (UMA-CSIC) رهبری شده است، معماری ژنتیکی پیچیده حاکم بر قطر ساقه در گوجهفرنگی را آشکار ساخت. شناسایی و اعتبارسنجی دوازده QTL و همچنین درک عملکرد بافتشناسی آنها، پایگاه محکمی برای برنامههای اصلاحی مبتنی بر نشانگر (MAS) فراهم میآورد.
این نتایج به اصلاحگران گیاه امکان میدهد تا با انتخاب دقیق آللهای مطلوب، به توسعه ارقام گوجهفرنگی با قدرت رویشی بالاتر، مقاومت بهتر در برابر ورس و در نهایت، بهرهوری بهبودیافته دست یابند. این پژوهش به وضوح پتانسیل استفاده از خویشاوندان وحشی را برای دستیابی به اهداف اصلاحی مدرن نشان میدهد.