Արդյունաբերության համար բամբակի նոր գեների ձևավորում

2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49

Ավստրալիան մի անգամ հպարտորեն պարծենում էր ոչխարի մեջքով: Երկիրն ամբողջ աշխարհում հայտնի էր իր բրդի որակով, և դա ցույց տվեցին արտահանման եկամուտը։ Սինթետիկ մանրաթելերը փոխեցին այդ պատկերը։ Ժամանակակից գործվածքները հաճախ բնական և արհեստական մանրաթելերի խառնուրդներ են, և ավստրալիական բրդի արտահանումը համապատասխանաբար տուժել է:

Մյուս հիմնական բնական մանրաթելը բամբակն է: Ավանդաբար օֆշորներում աճեցված, այն վերջերս ներկայացվել է որպես ավստրալիական մշակաբույս: Ինչպես բուրդը, այն հաճախ խառնվում է սինթետիկ մանրաթելերի հետ, սակայն Ադելաիդայի համալսարանի գիտնականներն աշխատում են բարելավել բնական բամբակյա մանրաթելերի որակը:

Բամբակի մանրաթելերը եզակի են: Յուրաքանչյուրը մինչև 2,5 սմ երկարությամբ մեկ բջիջ է: Դրանցից հազարավորները միասին կազմում են սպիտակ, փափկամազ բամբակյա թաղանթ, որը հավաքվում է հասունանալուց հետո, և մեկ թմբուկի բոլոր մանրաթելերը զարգացման տեսանկյունից նույնական են։ Այս մանրաթելերի զարգացումը վերահսկող գեների նույնականացումը և փոփոխումը խոստանում է բազմաթիվ պոտենցիալ օգուտներ՝ փոխելու դրանց հատկությունները և, հետևաբար, դրանցից ստացված թելերի և գործվածքների հատկությունները:

Ավստրալիայում Upland բամբակը հիմնականում աճեցվում է Հյուսիսային Նոր Հարավային Ուելսում և Հարավային Քվինսլենդում: 1998-1999 սեզոնին 553,000 հեկտար ցանվել է բամբակի վրա, որի բերքի 15%-ը գենետիկորեն ձևափոխված է (տրանսգենիկ):

Ինգարդը՝ Ավստրալիայի տրանսգենային բամբակը, բնական դիմադրողականություն ունի հիմնական վնասատուի՝ բամբակյա ճիճուների նկատմամբ: Ինգարդ բամբակի աճը հանգեցրել է թունաքիմիկատների ընդհանուր օգտագործման 40-50%-ի անկմանը, որը չափվել է 1996-99թթ. երեք սեզոնների ընթացքում:

Ավստրալական բամբակի 90%-ն արտահանվում է Ինդոնեզիայի, Կորեայի և Ճապոնիայի գնորդներին, և դրա արժեքը կազմում է տարեկան ավելի քան 1 միլիարդ դոլար՝ վերջերս առաջին անգամ գերազանցելով բրդի արտահանման եկամուտը:Բրոքեն բլրի մոտ գտնվող Տանդու լիճն աճեցնում է Pima բամբակ; ավելի ցածր բերքատվություն, քան Upland բամբակը, բայց ավելի նուրբ, և արտահանվում է հիմնականում Իտալիա և Շվեյցարիա:

Դոկտոր Շերոն Օրֆորդը և Ադելաիդայի համալսարանի գենետիկայի բաժնի իր գործընկերները հետաքրքրված են մանրաթելերի զարգացման կարգավորիչ ասպեկտներով: Նրանք արդեն բնութագրել են մի քանի գեներ, որոնք արտահայտված են միայն մանրաթելային բջիջներում։ «Մենք փորձում ենք պարզաբանել այնպիսի հարցերի պատասխանները, ինչպիսիք են, թե ինչու է էպիդերմիսի յուրաքանչյուր չորրորդ բջիջը երկարաձգվում», - ասում է դոկտոր Օրֆորդը:

Ծրագիրը, որը սկսվել է 1992 թվականին, ֆինանսավորվում է Cotton Research and Development Corporation-ի (CRDC) կողմից և նպատակ ունի բարելավել բամբակի մանրաթելերի որակը գենետիկական ճարտարագիտության միջոցով: Սա մարտահրավեր է, որը նշանակում է ոչ միայն նույնականացնել, այլև փոփոխել գեները, որոնք իրենց արտահայտությունն են գտնում մանրաթելային բջիջներում:

«Մենք առանձնացրել ենք այս գեների վերահսկիչ շրջանները կամ խթանողներին, և դրանք փորձարկվում են տրանսգենային բույսերի վրա», - ասաց դոկտոր Օրֆորդը: «Եթե դրանք հատուկ են մանրաթելերին, ապա դրանք կարող են օգտագործվել այլ գեների արտահայտումը խթանելու համար, ինչպիսիք են պիգմենտային գեները», - ասաց նա:«Այսպիսի գեների մանիպուլյացիան կարող է բարելավել մանրաթելերի բնութագրերը կամ մեծացնել մանրաթելերի քանակը և, հետևաբար, յուրաքանչյուր խցի բերքատվությունը»:

Նման մանիպուլյացիայի համար մանրաթելերին բնորոշ առավել խոստումնալից գենը կոդավորում է «Էքսպանսին» կոչվող սպիտակուցը, որը առանցքային նշանակություն ունի բույսերի բջիջների աճի վերահսկման համար: Բամբակի մեջ էքսպանսինը կոդավորված է բարդ գենային ընտանիքով: Ասպիրանտ Սառա Հարմերը ֆինանսավորվում է ARC-SPIRT դրամաշնորհի կողմից՝ ընտանիքի անդամներին բնութագրելու համար: Հետազոտության արդյունաբերական գործընկերն է Cotton Seed Distributors (CSD):

Չնայած վերջնական արդյունքը կլինի բամբակի բարելավումը, հետազոտողները օգտագործում են բույսերի այլ համակարգերի արդյունքները, որոնք առաջարկում են բամբակի մանրաթելերի հաջող մանիպուլյացիայի հնարավոր կարճ ուղիներ: One uch բույսը Arabidopsis thaliana է: Բամբակն ունի 52 քրոմոսոմ, հսկայական գենոմ, ծաղկելու համար պահանջվում է երեք ամիս և դժվար է փոխակերպվում: Ի հակադրություն, Arabidopsis-ն ունի փոքր, պարզ գենոմ և կարճ սերնդի ժամանակ: Այն հեշտությամբ աճեցվում է լաբորատորիայում և հեշտությամբ փոխակերպվում:

Arabidopsis-ը օգտագործվել է որպես փորձարարական համակարգ բույսերի զարգացման և բջիջ-բջիջ փոխազդեցությունների վերաբերյալ բազմաթիվ հետազոտությունների համար, և մոլեկուլային մակարդակում բնութագրվել են մուտանտների մեծ քանակություն: Տեսակի գենոմը, որը հաջորդականացվում է միջազգային կոնսորցիումի կողմից, 90%-ով ավարտված է և կավարտվի մինչև տարեվերջ։

«Arabidopsis-ը չի աճեցնում երկար մանրաթելեր, բայց աճեցնում է տրիխոմներ», - ասում է բժիշկ Ջերեմի Թիմիսը, ով աշխատում է բժիշկ Օրֆորդի հետ նախագծի վրա: «Սրանք տերևի մազիկներ են, որոնք իրենց վաղ փուլերում շատ նման են բամբակի մանրաթելերի վաղ զարգացմանը: Մեկուսացնելով և բնութագրելով բամբակի գեները, որոնք համապատասխանում են Arabidopsis գեներին, մենք հուսով ենք, որ մենք կարող ենք պարզել, թե ինչպես են բամբակի մանրաթելերը առաջանում», - ասաց նա:

Բնական և սինթետիկ մանրաթելերի միախառնման ընդհանուր պրակտիկան ցույց է տալիս, որ տրանսգենային բամբակը կարող է օգտակար ձևափոխվել՝ տարբեր հատկանիշներով մանրաթելեր ապահովելու համար: Ամերիկայում տրանսգենային բամբակի փորձարարական ձևն ունի պոլիեսթեր միացության գեն և արտադրում է բարձր ջերմամեկուսիչ հատկություններով մանրաթելեր:Բամբակյա մանրաթելերի չափման ավելի սովորական պարամետրերը ներառում են դրանց երկարությունը, ամրությունը և նուրբությունը. որակներ, որոնք առաջնային թիրախներ են Ադելաիդայի համալսարանի հետազոտության մեջ:

CRDC-ի և CSD-ի կողմից ֆինանսավորվող հետազոտությունը լրացվում է Honors-ի ուսանողուհի Քեթրին Մելոնի արդյունքներով, ով ուսումնասիրում է, թե ինչպես են որոշակի գեները ձևավորում սպիտակուցներ, որոնք վերահսկում են բույսերում մրգերի, ձվաբջջի և սերմերի զարգացման ասպեկտները: Պատահական հայտնագործությունը ցույց տվեց, որ այս գեներից առնվազն մեկը ազդում է աճող բամբակի մանրաթելերի վրա, և տիկին Մելոունի նախագիծը ներառում է դրանց մասին ավելին իմանալը։

Բամբակի մանրաթելերում արտահայտված գեների իմացությունը կնպաստի մեր ըմբռնմանը, թե ինչպես են զարգանում այս եզակի բջիջները և, ի վերջո, կարող է հիմք հանդիսանալ ավստրալական բամբակի սորտերի մանրաթելերի հատկությունների գենետիկական ինժեներիայի համար:

~Ռոբ Մորիսոն

Լուսանկարները հասանելի են

Դոկտոր Ռոբ Մորիսոն, գիտական լրագրող, Ադելաիդայի համալսարանՀեռախոս՝ (618) 8303 3490; փոստ՝ [email protected]