นักชีววิทยาได้ระบุยีนใหม่ในต้นป็อปลาร์แคลิฟอร์เนีย (Populus trichocarpa-— ชื่อบูสเตอร์— ที่ช่วยเพิ่มการสังเคราะห์ด้วยแสงและสามารถเพิ่มความสูงของต้นไม้ได้
ป็อปลาร์ลูกผสมดัดแปลงพันธุกรรมที่มีระดับการแสดงออกที่เพิ่มขึ้นของบีเอสทีอาร์เพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์ด้วยแสงและชีวมวลภายใต้สภาวะเรือนกระจก เครดิตภาพ: Feyissaและคณะ. สอง: 10.1016/j.devcel.2024.11.002
“ในอดีต การศึกษาจำนวนมากมุ่งเน้นไปที่การสังเคราะห์ด้วยแสงในสภาวะคงตัว โดยที่ทุกสภาวะจะคงที่” ผู้เขียนร่วมอาวุโสกล่าวดร.สตีเวน เบอร์เจสนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์บานา-แชมเปญจน์
“อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ตัวแทนของสภาพแวดล้อมภาคสนามซึ่งแสงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา”
“ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กระบวนการแบบไดนามิกเหล่านี้ได้รับการพิจารณาว่ามีความสำคัญมากกว่าและยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก”
ในการศึกษาครั้งใหม่ ดร. เบอร์เกสและเพื่อนร่วมงานของเขามุ่งเน้นไปที่ต้นป็อปลาร์เนื่องจากเป็นพืชที่เติบโตอย่างรวดเร็วและเป็นผู้นำในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและผลิตภัณฑ์ชีวภาพ
พวกเขาสุ่มตัวอย่างต้นไม้ประมาณ 1,000 ต้นในแปลงวิจัยกลางแจ้ง และวิเคราะห์ลักษณะทางกายภาพและการสร้างพันธุกรรมของต้นไม้เพื่อทำการศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนม (GWAS)
พวกเขาใช้ประชากร GWAS เพื่อค้นหายีนที่ได้รับการเชื่อมโยงกับการสังเคราะห์แสงซึ่งเป็นกระบวนการที่ควบคุมความเร็วของพืชในการปรับตัวระหว่างดวงอาทิตย์และร่มเงา และกระจายพลังงานส่วนเกินจากดวงอาทิตย์มากเกินไปเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหาย
หนึ่งในยีนบูสเตอร์ (BSTR)เป็นเรื่องผิดปกติเนื่องจากเป็นลักษณะเฉพาะของป็อปลาร์ และถึงแม้จะอยู่ในจีโนมนิวเคลียร์ก็มีลำดับที่มาจากคลอโรพลาสต์
“เราค้นพบว่ายีนนี้สามารถเพิ่มปริมาณ Rubisco และกิจกรรมการสังเคราะห์แสงที่ตามมา ส่งผลให้พืชมีขั้วสูงขึ้นเมื่อปลูกในสภาพเรือนกระจก” ผู้เขียนกล่าว
“ในสภาพสนาม พวกเขาพบว่าจีโนไทป์ที่มีการแสดงออกของบูสเตอร์สูงขึ้นถึง 37% ทำให้มีมวลชีวภาพต่อต้นเพิ่มขึ้น”
นักวิจัยยังได้แทรกเข้าไปด้วยบูสเตอร์ในโรงงานต้นแบบอาราบิดอปซิสส่งผลให้มีการผลิตชีวมวลและเมล็ดพันธุ์เพิ่มมากขึ้น
การค้นพบนี้บ่งชี้ถึงการบังคับใช้ที่กว้างขึ้นของบูสเตอร์อาจทำให้พืชชนิดอื่นให้ผลผลิตสูงขึ้น
“นี่เป็นก้าวแรกที่น่าตื่นเต้น แม้ว่าการทดลองเหล่านี้จะเป็นการทดลองขนาดเล็ก และมีงานอีกมากที่ต้องทำ หากเราสามารถทำซ้ำผลลัพธ์ในวงกว้างได้ ยีนนี้มีศักยภาพในการเพิ่มการผลิตชีวมวลในพืชผล ดร.เบอร์เกส กล่าว
“ขั้นตอนต่อไปในการวิจัยอาจรวมถึงการทดสอบในพืชพลังงานชีวภาพและอาหารอื่นๆ บันทึกผลผลิตของพืชในสภาพการเจริญเติบโตที่แตกต่างกันเพื่อวิเคราะห์ความสำเร็จในระยะยาว”
"เราจะตรวจสอบยีนอื่น ๆ ที่ระบุในการศึกษา GWAS ที่อาจมีส่วนช่วยในการปรับปรุงพืชผล"
ที่ผลการวิจัยปรากฏในวารสารสัปดาห์นี้เซลล์พัฒนาการ-
-
บีรุก เอ. เฟย์สซาและคณะ- ยีนเด็กกำพร้าบูสเตอร์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แสงและผลผลิตของพืชเซลล์พัฒนาการเผยแพร่ออนไลน์เมื่อวันที่ 3 ธันวาคม 2024; ดอย: 10.1016/j.devcel.2024.11.002
