باحثو جامعة بوسان الوطنية يحددون الببتيدات لنمو أنبوب حبوب اللقاح في الأرز – TechToday

الإخصاب المزدوج هو آلية معقدة في النباتات المزهرة ، حيث تندمج خليتان من الحيوانات المنوية مع كيس الجنين. لتحقيق ذلك ، يجب أن تتفاعل حبوب اللقاح المنبعثة من الأنثرات مع وصمة العار للنبات ، وترطيبها ، وتنبت في أنابيب حبوب اللقاح. وبالتالي ، فإن إنبات واستطالة أنبوب حبوب اللقاح ضروريان للتخصيب المزدوج ، والذي بدوره يؤثر على محصول الحبوب لنباتات المحاصيل.

تتطلب عملية الإخصاب هرمونات ببتيدية تسمى عوامل القلوية السريعة (RALFs) ، والتي تشارك في نقل الإشارة. أظهرت الدراسات أن RALFs تلعب دورًا مهمًا في نمو أنبوب حبوب اللقاح. ومع ذلك ، فإن دورها في نباتات أحادية مثل الأرز لا يزال غير مستكشف.

الآن ، قام فريق من الباحثين من كوريا ، بقيادة الأستاذ المساعد يو جين كيم من قسم علوم الحياة والكيمياء الحيوية البيئية في جامعة بوسان الوطنية ، بما في ذلك طالب الدكتوراه إيوي جونغ كيم من جامعة كيونغ هي بتحديد وتمييز اثنين من الببتيدات RALF في الأرز (أوريزا ساتيفا). تم إتاحة بحثهم عبر الإنترنت في مجلة علم الأحياء النباتية التكاملي في 17 مايو 2023.

حلل الفريق تسلسل البروتين من قاعدة بيانات مشروع الجينوم التوضيحي لجينوم الأرز وحدد 41 جينة RALF. من بينها ، تم التعبير عن OsRALF17 و OsRALF19 بكميات كبيرة في حبوب اللقاح وأنابيب حبوب اللقاح على وجه التحديد. وصف الباحثون الببتيدات المقابلة لهم باستخدام تكرارات متكررة متجانسة ومتباعدة بشكل منتظم (CRISPR) / نظام البروتين 9 المرتبط بـ CRISPR (Cas9). لقد قاموا بتوليد طفرات بالضربة القاضية حيث لم يتم التعبير عن أحد جينات RALF الخاصة بحبوب اللقاح أو كليهما. تسبب نقص تعبير OsRALF17 و OsRALF19 في عقم شبه كامل للذكور في الأرز مع وجود عيوب في ترطيب حبوب اللقاح والإنبات ونمو الأنبوب ، مما يشير إلى أهميتها الحاسمة في تكاثر الذكور وإنتاج البذور. ومن المثير للاهتمام ، أنه عندما تم تطبيق الببتيدات الاصطناعية OsRALF17 و OsRALF19 بشكل خارجي على طفرات الضربة القاضية ، فقد عكسوا بعض عيوب الخصوبة لديهم.

يقول الدكتور كيم ، في شرحه لتطبيقات الحياة الواقعية لـ RALF: “تستطيع ببتيدات RALF التحكم في الإخصاب في النباتات من خلال العمل كهرمونات كيميائية طبيعية ووحدات تحكم بيولوجية.” لاختبار إمكانات OsRALF الخارجية كوحدات تحكم بيولوجية ، أضاف الفريق الببتيدات بتركيزات منخفضة إلى نباتات الأرز العادية ، مما عزز استطالة أنبوب حبوب اللقاح. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن التأثير يعتمد على الجرعة لأن OsRALFs يثبط إنبات أنبوب حبوب اللقاح والنمو بتركيزات أعلى. لذلك ، يمكن أن تتحكم OsRALFs في توازن نمو الأنبوب.

أخيرًا ، أجرى الباحثون تجارب نصية وبروتينية لفهم آلية عمل OsRALF17 و OsRALF19. ووجدوا أن كلا الببتيدات يرتبط بمستقبل بروتين يسمى Oryza sativa نقل الجينات الذكرية المعيب 2 (OsMTD2) وينقل الإشارات عبر أنواع الأكسجين التفاعلية ، مما يسهل إنبات أنبوب حبوب اللقاح ويحافظ على سلامة الأرز.

تقدم هذه الدراسة رؤى جديدة حول دور RALFs و OsMTD2 في تسميد نباتات الأرز ، مما قد يفيد الزراعة. يعتبر الأرز أحد أهم المحاصيل الغذائية ، ويتطلب تغير المناخ العالمي موارد جينية جديدة وأصنافًا جديدة لإنتاج المحاصيل بشكل أفضل. نظرًا لأن تطوير أصناف جديدة يتطلب خطوطًا عقيمة للذكور ، فإن التحكم في خصوبة الذكور عبر ببتيدات RALF أو سلالات RALF المتحولة يمكن أن يكون مفيدًا في تربية المحاصيل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تطبيق موارد الجينات المفيدة من الأرز على نباتات المحاصيل الأخرى ، “يختتم الدكتور كيم.

نتمنى أن نحصل على محصول حبوب أفضل لتحقيق القضاء على الجوع!

مرجع
عنوان الورقة الأصلية: OsRALF17 و OsRALF19 الخاصان بحبوب اللقاح ضروريان لنمو أنبوب حبوب اللقاح

المجلة: مجلة بيولوجيا النبات التكاملي

DOI: https://doi.org/10.1111/jipb.13508

حول جامعة بوسان الوطنية
الموقع: https://www.pusan.ac.kr/eng/Main.do