2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
Հունիսի 1, 2000 - Բույսերի կենսաբանների խումբը կոչ է անում մեծ գիտական ջանքեր գործադրել բույսի կենսաբանական մեխանիզմը բավական մանրամասն հասկանալու համար՝ վիրտուալ բույս կառուցելու համար, որը կարող է օգտագործվել բույսի զարգացման բոլոր ասպեկտները ուսումնասիրելու համար:.
The 2010 Project-ի մասին զեկույցում, որը հասանելի է համացանցում, հեղինակներն առաջարկում են բազմազգ ջանքեր՝ որոշելու մոդելային բույսի՝ Arabidopsis thaliana-ի բոլոր գեների և սպիտակուցների գործառույթը: The 2010 Project workshop-ի վերաբերյալ զեկույցի ամփոփագիրը, որն անցկացվել է հունվարին The Salk Institute for Biological Studies-ում, հրապարակված է 2000 թվականի հունիսին Բույսերի ֆիզիոլոգիայի համարում:Հրապարակելով ծրագրի հաշվետվության աշխատանքային նախագծերը՝ հետազոտողները հույս ունեն մեկնաբանություններ ստանալ հետազոտական համայնքի անդամների կողմից, որոնք կքննարկվեն մինչև վերջնական զեկույցը այս ամառ կներկայացվի Ազգային գիտական հիմնադրամին (NSF)::
«2010 ծրագրի նպատակն է հասկանալ Արաբիդոպսիսի բոլոր գեները: Սա միակ ճանապարհն է, որով մենք կհասկանանք, թե ինչն է բույսը դարձնում բույս», - ասում է աշխատաժողովի համանախագահ Ջոան Չորին, Հովարդ Հյուզը: Բժշկական ինստիտուտի (HHMI) քննիչ The Salk Institute-ում: «Ինչպես մարդկային գենոմի նախագծի դեպքում, գեների հաջորդականության իմացությունը միայն սկիզբն է: Հասկանալը, թե ինչ են անում գեները, իրական մարտահրավերն է, որին մենք բոլորս բախվում ենք»:
Արաբիդոպսիսի 25000 գեների ամբողջական հաջորդականությունը՝ առաջին ծաղկող բույսը, որը ամբողջությամբ հաջորդականացվել է, հասանելի կլինի մոտ 2000 թվականի կեսերին: Սեմինարը, որը հովանավորվում էր NSF-ի կողմից, նպատակ ուներ գծագրել գիտական դասընթաց՝ օգտվելու գեների ամբողջական հաջորդականությունից, երբ այն հասանելի դառնա:Գրելով բույսերի ֆիզիոլոգիայում՝ հեղինակները նշում են, որ «2010 թվականի նախագծի վերջնական նպատակն է ընդլայնել շրջանակը՝ հաշվի առնելու, թե ինչպես կարող է գենոմիկան կիրառվել բոլոր բույսերը հասկանալու համար»:
Arabidopsis, մանանեխի ընտանիքի անդամ, որը ներառում է նաև կաղամբ և բողկ, բույսերի թագավորության լաբորատոր մկնիկն է: Ինչպես մկնիկը, այնպես էլ Արաբիդոպսիսը փոքր է, բեղմնավոր, հեշտությամբ աճեցվող և արագ կյանքի ցիկլ: Արաբիդոպսիսն ունի ամենափոքր հայտնի գենոմը ցանկացած ծաղկող բույսի մեջ, և հետազոտողներն արդեն ունեն մի շարք գործիքներ, որոնք հասանելի են գենետիկական հետազոտություններում օգտագործելու համար:
2010 Ծրագրի զեկույցը ուրվագծում է 10-ամյա հավակնոտ ջանքերը, որոնք շեշտը դնում են գիտնականների վերապատրաստման և հետազոտական գործիքների շարունակական զարգացման վրա: Ծրագիրը նախատեսում է ստեղծել մասնագիտացված գենային տեխնոլոգիաների կենտրոններ, որոնք կհեշտացնեն նորագույն տեխնոլոգիաների ներդրումը, ինչպիսիք են գենային միկրոզանգվածները և հաշվողական վերլուծական տեխնիկան:
Պլանում ներառված են նաև մի շարք մանրամասն իրադարձություններ՝ ապահովելու առաջընթաց Արաբիդոպսիսի գեների գործառույթն ուսումնասիրելու հետազոտական գործիքների մշակման գործում:10-ամյա ծրագրի ավարտին հետազոտողները առաջարկում են ինտեգրել առանձին գեների ուսումնասիրությունների արդյունքում ձեռք բերված գիտելիքները ավելի լայն պատկերացումների մեջ, թե ինչպես են այդ գենային ցանցերը փոխազդում միմյանց հետ՝ բջիջներ և հյուսվածքներ կառուցելու համար: Ի վերջո, մինչև 2010 թվականը, բույսերի հետազոտողները հույս ունեն կառուցել Արաբիդոպսիսի բոլոր կենսաբանական ուղիների ամբողջական «սխեմա»:
«Ի վերջո, մենք հույս ունենք ստեղծել «սեղմվող գործարան», - ասաց Չորին: «Մենք ցանկանում ենք, որ կարողանանք գնալ մեր համակարգիչների մոտ և սեղմել բջջային տեսակի վրա և հասկանալ սպիտակուց-սպիտակուցի բոլոր փոխազդեցությունները:
«Մենք, օրինակ, կցանկանայինք տեսնել մի բույսի քառաչափ տեսարան, որն ընդգրկում է բոլոր մանրամասները՝ սկսած սերմերի բողբոջումից մինչև այն պահը, երբ հաջորդ սերնդի սերմերը ընկնում են մայր բույսից: Եվ մենք կցանկանայինք: դուր է գալիս կարողանալ կասեցնել գործընթացը բույսի կյանքի ցիկլի ցանկացած փուլում և տեսնել, թե որ սպիտակուցներն են արտահայտված և ինչպես են դրանք փոխազդում»:
Չորին, այնուամենայնիվ, նշել է, որ վիրտուալ գործարան կառուցելու նպատակը կպահանջի մեծ գիտական առաջընթաց արաբիդոպսիսը հասկանալու համար:
«Բույսի սպիտակուցների գրեթե կեսի գործառույթները դեռևս անհայտ են», - ասաց Չորին: «Այսպիսով, մենք ունենք չափազանց հավակնոտ նպատակ՝ լիովին հասկանալու դրանց գործառույթը։
«Հասկանալը, թե ինչպես է յուրաքանչյուր սպիտակուց փոխազդում մյուսների հետ, բոլոր պրոտեոմիկայի կենտրոնական նպատակն է», - ասաց նա: «Այսպիսով, քանի դեռ չեք ուսումնասիրել բոլոր սպիտակուցները, դուք չեք կարողանա արդյունավետորեն պատասխանել այս փոխազդեցությունների վերաբերյալ հարցերին»:
Արաբիդոպսիսի գենոմի ամբողջական ըմբռնման հասնելու համար զեկույցը պաշտպանում է հետազոտության ռազմավարության «արմատական շեղում»: Բուսագետները պետք է ուսումնասիրություններ սկսեն գեների վերաբերյալ, որոնք հայտնի գործառույթ չունեն: Այս հեռանալը կարող է արդարացված լինել, ասաց Չորին, քանի որ արդյունքում Արաբիդոպսիսի ամբողջական ըմբռնումը լայնորեն օգտակար կլինի։
«Արաբիդոպսիսի գեների մեծ մասը հայտնաբերված է բոլոր մյուս բույսերում», - ասաց նա: «Այնպես որ, Arabidopsis-ի ցանկացած հայտնագործություն շատ հեշտ է կիրառել ցանկացած այլ բույսի, օրինակ՝ մշակաբույսերի կամ բուժիչ բույսերի համար:Այսպիսով, այս ուսումնասիրությունները կա՛մ շատ հզոր կանխատեսող արժեք կունենան, կա՛մ գիտնականներին հնարավորություն կտան արաբիդոպսիսի գենը ուղղակիորեն ներդնել բուսաբուծության մեջ կամ մանիպուլյացիայի ենթարկել մշակաբույսերի բույսի գենը»:
2010-ի նախագիծը հաշվի կառնի Արաբիդոպսիսի սահմանափակումները՝ որպես մոդելային բույս՝ պաշտպանելով նմանատիպ ուսումնասիրություններ այլ բույսերի տեսակների վրա, նշեց սեմինարի համանախագահ Ջոզեֆ Էքերը Փենսիլվանիայի համալսարանից:
«Մենք գիտակցում ենք, որ կան մի շարք կենսաբանական գործընթացներ այլ բույսերում, որոնք կարևոր են գյուղատնտեսության, մարդու առողջության և էներգիայի համար, որոնք չեն երևում Arabidopsis-ում», - ասաց Էքերը: Էքերը նշել է, որ ազոտի ֆիքսումը հատիկաընդեղենում և երկրորդային բույսերի միացությունների արտադրությունը, որոնք կարող են բուժիչ արժեք ունենալ, ընդամենը երկու օրինակ են։
Ecker-ը նաև ընդգծել է, որ Arabidopsis-ի ուսումնասիրությունները կհամակարգվեն մշակաբույսերի կարևոր տեսակների, օրինակ՝ բրինձի, հետազոտությունների հետ՝ կրկնօրինակումից խուսափելու և գյուղատնտեսության մեջ կիրառվող հիմնական գիտելիքներ տրամադրելու համար:
Աշխատաժողովի մասնակից Սթիվեն Հենիկոֆը, HHMI-ի հետազոտող Ֆրեդ Հաթչինսոնի քաղցկեղի հետազոտական կենտրոնի, ընդգծեց 2010 թվականի նախագծի կարևորությունը՝ Արաբիդոպսիսի ֆունկցիոնալ գենոմիկայի ուսումնասիրությունները համակարգելու համար:
Մասնավորապես, նա մեջբերեց հակադարձ գենետիկական հետազոտությունները համակարգելու անհրաժեշտությունը, որոնցում գենի գործառույթը որոշվում է գենի մուտացիայով և ստացված ֆենոտիպը ուսումնասիրելով:
«Անիվը նորից հորինելը շատ հեշտ է», - ասաց նա: «Հակադարձ գենետիկայի ուսումնասիրությունները մեծ հետաքրքրություն կառաջացնեն ֆունկցիոնալ գենոմիկայի ոլորտում, և ծրագրված փորձերից շատերը շատ ավելի արդյունավետ կլինեն, եթե դրանք համակարգվեն»:
Ըստ Չորիի, Արաբիդոպսիսի ուսումնասիրությունները նաև կօգնեն ավելի ընդհանուր հասկանալ կենսաբանական սկզբունքները: Բույսերի գենոմային հետազոտությունը կարող է օգնել հասկանալու «ֆենոտիպային պլաստիկությունը», օրինակ՝ ինչպես են օրգանիզմները փոխում իրենց գենետիկական արտահայտությունը՝ ի պատասխան շրջակա միջավայրի:
«Բույսերն ավելի շատ, քան գրեթե ցանկացած այլ օրգանիզմ, փոխում են իրենց զարգացումը իրենց միջավայրի տեսանկյունից», - ասաց նա: «Եվ քանի որ դրանք հեշտությամբ մանիպուլյացիայի ենթարկվող համակարգ են, մենք կարող ենք սկսել մի քանի շատ հիմնարար հարցեր տալ շրջակա միջավայրի ազդեցության պլաստիկության վրա: Այս հարցերը բույսերի վրա կտան տեխնիկա, որոնք կարող են կիրառվել այլ օրգանիզմների, ներառյալ կենդանիների համար»:
Արաբիդոպսիսի հիմնարար ըմբռնումը, նրա խոսքերով, նույնպես առանցքային դեր կխաղա գյուղատնտեսության արտադրողականության խիստ անհրաժեշտ բարձրացման գործում:
«Մեզ պետք է ևս մեկ Կանաչ հեղափոխություն առաջիկա 50 տարում», - ասաց Չորին: «Քանի որ մենք ունենալու ենք ինը միլիարդ մարդ այս մոլորակի վրա, մենք պետք է կրկնապատկենք մեր սննդի արտադրանքը: Եվ մենք պետք է դա անենք խելամտորեն, ոչ թե օգտագործելով երկրի վրա ողջ վարելահողը: Քանի որ մենք արդեն Ավանդական բուծման շնորհիվ մենք կարող ենք ձեռք բերել արտադրողականության բարձրացման մեծ մասը, մենք պետք է օգտագործենք տրանսգենային տեխնոլոգիա՝ վայրի տեսակների ընտելացման և ավելի բարձր բերքատվության, ավելի սննդարար մշակաբույսեր արտադրելու համար հաջորդ քայլերը կատարելու համար:«
Ավելացրել է Հենիկոֆը. «Թեև գենետիկորեն մշակված մշակաբույսերը վերջերս զգալի վատ մամուլ են ստացել, մենք պետք է գիտակցենք, որ այնպիսի մշակաբույսեր, ինչպիսին է վիտամին A-ով ուժեղացված բրինձը, կարող են հսկայական ազդեցություն ունենալ մարդու առողջության վրա՝ թեթևացնելով միլիոնավոր մարդկանց տառապանքը»:
