เซ็กซี่บาคาร่า นักวิจัยได้ค้นพบกิจกรรมโปรตีนที่ผิดปกติในข้าวที่สามารถใช้ประโยชน์เพื่อให้พืชผลได้เปรียบในการแข่งขันอาวุธวิวัฒนาการเพื่อต่อต้านโรคข้าวระเบิดซึ่งเป็นภัยคุกคามสำคัญต่อการผลิตข้าวทั่วโลก
Magnaporthe oryzae เชื้อราที่นำไปสู่โรคข้าวไหม้เกรียม ทำให้เกิดรอยโรคบนต้นข้าวที่ลดผลผลิตและคุณภาพของเมล็ดข้าว เชื้อราทำให้สูญเสียการเก็บเกี่ยวข้าวถึงหนึ่งในสามของโลก ซึ่งเพียงพอสำหรับ
เลี้ยงคนมากกว่า 60 ล้านคนในแต่ละปี
มีการใช้กลยุทธ์ต่าง ๆ เพื่อกำจัดเชื้อรา แต่แนวทางที่ยั่งยืนยังไม่ได้รับการพัฒนา ความกังวลเรื่องต้นทุนและสิ่งแวดล้อมจำกัดความสำเร็จของสารฆ่าเชื้อราที่เป็นพิษ และปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการลากเชื่อมโยง (linkage drag) ซึ่งมีการถ่ายทอดยีนที่ไม่ต้องการไปพร้อมกับยีนที่ต้องการ ทำให้ผู้ปรับปรุงพันธุ์ผลิตข้าวพันธุ์ที่มีความต้านทานโรคดีขึ้นแต่ยังคงให้เมล็ดพืชในอัตราที่ต้องการได้ยาก
เทคโนโลยีการแก้ไขยีนสามารถนำมาใช้เพื่อแทรกยีนในต้นข้าวได้อย่างแม่นยำในท้ายที่สุด เพื่อเอาชนะปัญหาการลากเชื่อมโยง แต่ก่อนอื่น ยีนที่กระตุ้นภูมิคุ้มกันของข้าวจำเป็นต้องได้รับการระบุหรือทำวิศวกรรม
ทีมนักวิจัยในญี่ปุ่นและสหราชอาณาจักรรายงานในJournal of Biological Chemistryว่าตัวรับภูมิคุ้มกันของข้าวชนิดใดชนิดหนึ่งจากกลุ่มตัวรับที่ปกติจะรับรู้เพียงโปรตีนที่ทำให้เกิดโรคเพียงชนิดเดียว ทำหน้าที่สองอย่างโดยกระตุ้นปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันเพื่อตอบสนองต่อโปรตีนจากเชื้อรา 2 ชนิดที่แยกจากกัน . ยีนที่เข้ารหัสตัวรับนี้อาจกลายเป็นแม่แบบสำหรับวิศวกรรมตัวรับใหม่ ซึ่งแต่ละตัวสามารถตรวจจับโปรตีนจากเชื้อราหลายชนิด และปรับปรุงความต้านทานโรคในพืชข้าว
ราระเบิดของข้าวใช้โปรตีนจำนวนมากที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ภายในเซลล์ข้าว ในการตอบสนอง ต้นข้าวได้พัฒนายีนที่เข้ารหัสโปรตีนทำซ้ำที่อุดมด้วยลิวซีนซึ่งจับนิวคลีโอไทด์หรือ NLR ซึ่งเป็นตัวรับภูมิคุ้มกันภายในเซลล์ที่เหยื่อเอฟเฟกต์เชื้อราจำเพาะ หลังจากที่เอฟเฟกต์เชื้อราจำเพาะของตัวรับ NLR จับกับเหยื่อแล้ว เส้นทางการส่งสัญญาณจะเริ่มขึ้นซึ่งทำให้เซลล์ตาย
“ (เซลล์) ตายในพื้นที่ที่มีการแปลดังนั้นส่วนที่เหลือของพืชจึงสามารถอยู่รอดได้ เกือบจะเหมือนกับการเสียสละนิ้วเพื่อรักษาส่วนอื่นๆ ของร่างกาย” มาร์ค แบนฟิลด์ ศาสตราจารย์และหัวหน้ากลุ่มที่ John Innes Center ในเมืองนอริช ประเทศอังกฤษ และผู้เขียนอาวุโสของการศึกษากล่าว
หลังจากเรียนรู้จากงานก่อนหน้านี้ว่าเชื้อรา AVR-Pia และ AVR-Pik มีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน นักวิจัยพยายามค้นหาว่าข้าว NLRs ที่ทราบว่าจับกับเอฟเฟกต์เหล่านี้สามารถผูกกับอีกได้หรือไม่ Banfield กล่าว
นักวิทยาศาสตร์ได้แนะนำ NLRs ของข้าวและเชื้อราเอฟเฟคเตอร์ในยาสูบ (ระบบแบบจำลองสำหรับการศึกษาภูมิคุ้มกันของพืช) และยังใช้ต้นข้าวเพื่อแสดงให้เห็นว่าคู่ที่ผิดปกติใด ๆ สามารถมารวมกันและกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันได้หรือไม่ NLR ของข้าวที่จับกับ AVR-Pik ที่เรียกว่า Pikp กระตุ้นการตายของเซลล์เพื่อตอบสนองต่อ AVR-Pik ตามที่คาดไว้ แต่น่าประหลาดใจที่การทดลองแสดงให้เห็นว่าพืชที่แสดง NLR นี้มีปฏิกิริยาเพียงบางส่วนกับ AVR-Pia
ผู้เขียนตรวจสอบการจับคู่ที่ไม่คาดคิดโดยใช้ผลึกศาสตร์เอ็กซ์เรย์อย่างละเอียดถี่ถ้วน และสังเกตว่า NLR ของข้าวมีจุดเชื่อมต่อสองจุดสำหรับ AVR-Pia และ AVR-Pik
ในรูปแบบปัจจุบัน Pikp ทำให้เกิดปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันเพียงเล็กน้อยหลังจากจับ AVR-Pia อย่างไรก็ตาม DNA ของตัวรับสามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อปรับปรุงความสัมพันธ์กับเอฟเฟกต์ที่ไม่ตรงกัน Banfield กล่าว
“ถ้าเราสามารถหาวิธีควบคุมความสามารถนั้นได้ เราก็สามารถผลิต Super NLR ที่สามารถจับตัวก่อโรคได้หลายตัว” แบนฟิลด์กล่าว
เทคโนโลยีการแก้ไขยีนสามารถใช้เพื่อแทรก NLRs เวอร์ชันปรับปรุง เช่น Pikp เข้าไปในพืชได้ แบนฟิลด์กล่าวว่าในฐานะจุดจบขั้นสุดท้าย เทคโนโลยีการแก้ไขยีนสามารถใช้เพื่อแทรก NLRs เวอร์ชันที่ปรับปรุงแล้ว เช่น Pikp ลงในพืชได้ แบนฟิลด์กล่าว ซึ่งอาจเพิ่มขนาดให้กับพืชข้าวเมื่อเผชิญกับโรคข้าวฟ่างข้าว
ที่มา: American Society สำหรับชีวเคมีและอณูชีววิทยา
มินนิโซตา:สีใหม่ รูปทรงใหม่ รสชาติใหม่
การย่อยได้ที่สูงขึ้นเป็นตัวอย่างสำหรับกระบวนการสร้างความหลากหลายในอนาคตของเรา เราเพิ่งเปิดตัวพริกไทยเม็ดไร้เมล็ดตัวแรกที่มีรสชาติดีขึ้น และเราตั้งใจที่จะติดตามผลิตภัณฑ์เต็มรูปแบบ (แดง ส้ม เหลือง เขียว) เพื่อสร้างความบันเทิงให้ผู้บริโภคของเรา
แนวความคิดของแผนการปรับปรุงพันธุ์ของ Wiersum คือการพัฒนาสายพันธุ์เล็กหลายสายพันธุ์ คัดกรองพวกมันสำหรับศักยภาพในการให้ผลผลิต ซึ่งจะช่วยให้สายพันธุ์ที่เลือกหลากหลายเข้าสู่เครือข่ายการทดลองให้ผลผลิตของยุโรป การทดลองเหล่านี้รองรับโดยพันธมิตร/ตัวแทนในต่างประเทศ โดยการคัดกรองหาผลผลิตและระบุสายที่ให้ผลผลิตต่ำเกินไปเท่านั้น สายที่ให้ผลผลิตสูงสำหรับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันจะถูกเก็บไว้บนกระดาน
“ด้วยวิธีนี้ เราสามารถระบุสายการผลิตที่มีอัตราผลตอบแทนโดยรวมที่สูงและมีเสถียรภาพ แต่ยังรวมถึงสายการผลิตที่พร้อมสำหรับสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นอีกด้วย” Westerdijk อธิบาย “ไม่เพียงแต่การมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีน x กับสิ่งแวดล้อมเท่านั้นที่มีบทบาท ข้อกำหนดของแต่ละประเทศก็อาจแตกต่างกันมากเช่นกัน อาจมีความชุกของข้าวโอ๊ตสีขาว สีเหลือง หรือสีดำ หรือน้ำหนักที่จำเพาะสูงเกินผลผลิต”
เป้าหมายการเพาะพันธุ์
Beuch อธิบายว่าแม้จะไม่มีการลงทุน แต่มีเทคโนโลยีการปรับปรุงพันธุ์ใหม่สำหรับผู้เพาะพันธุ์ข้าวโอ๊ต “เครื่องหมายโมเลกุลมีให้ใช้งานมาหลายปีแล้วและชิป SNP มาจากพ่อพันธุ์แม่พันธุ์สาธารณะของการเพาะพันธุ์ข้าวโอ๊ตในอเมริกาเหนือ” เขากล่าวและเสริมว่าผู้เพาะพันธุ์ข้าวโอ๊ตในยุโรปต่างๆจะแนะนำการเลือกจีโนมในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
“โครงการจีโนมข้าวโอ๊ตของยุโรปยินดีที่จะชี้แจงจีโนมข้าวโอ๊ตที่สมบูรณ์ในปีหน้า พ่อพันธุ์แม่พันธุ์และนักวิทยาศาสตร์ร้องขอเทคนิคการเพาะเนื้อเยื่อ แต่ยังคงต้องใช้เวลาสักระยะก่อนที่ข้าวโอ๊ตจะมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจเช่นกัน
ในรุ่นก่อน ๆ ก่อนการทดสอบผลผลิต วัสดุได้รับการคัดเลือกเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดในการต้านทานโรค (ส่วนใหญ่คือโรคราน้ำค้าง, Septoriaและสนิมมงกุฎ), ความยาวฟางและ – ความแข็งแรง, สัณฐานวิทยาของช่อและความรวดเร็วของส่วนหัวและวุฒิภาวะ Westerdijk กล่าวว่าการคัดกรองเพิ่มเติมสำหรับคุณภาพเมล็ดพืชจะเกิดขึ้นในช่วงฤดูหนาวก่อนการคัดกรองผลผลิต เพื่อที่จะลบเส้นที่ไม่ตรงตามข้อกำหนดขั้นต่ำ เซ็กซี่บาคาร่า
