توفیق دانشمندان درزمینه ویرایش ژنوم میتوکندری درون گیاهان

وقتی درباره ی DNA تامل می کنید، احتمالا ساختار مارپیچ مضاعف آن به ذهنتان می آید؛ ولی این فقط بخشی از ماجرا است. یکی از حصه های بنیانی دیگر، DNA میتوکندریایی است که درون گیاهان حتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. این بخش از ژنوم کمپلکسی است که دانشمندان نمی توانستند ژن های آن را ویرایش کنند. اکنون، گروهی از پژوهشگران ژاپنی برای اجرا این امر دست به کار شده و موفقیت هایی به مشت آورده اند که می تواند به افزایش تنوع ژنتیکی محصولات کشاورزی دستیار یواش.

میتوکندری موتورخانه ی سلول است؛ زیرا که با استعمال از مواد غذایی انرژی تولید می نرم. این اندامک های سلولی DNA ویژه ی خویشتن را دارند که جدا از DNA هسته ای است. در حالی که DNA میتوکندری تو جانوران ژنومی کوچک پر حرارت و ساده زیرفون است، در گیاهان خلاف این قضیه صادق است. شین ایچی آریمورا، یکی از پژوهشگران مطالعه می گوید:ژنوم میتوکندری گیاهان ارشد و ساختار آن زیاد مبهم زیرفون است و گاهی اوقات ژن ها تو بیش از یک نسخه وجود دارند. مکانیسم های بیان ژن آن به انعام دریافتن نشده است و برخی از میتوکندری ها نیز اصلا ژنومی ندارند. در مطالعه ی گذشته ی خود، نشان دادیم این میتوکندری ها برای تبادل محصولات پروتئینی باهم ادغام و سپس، از حزن استثنا می شوند.مقاله های مرتبط:تغییر ژنوم با CRISPR، راهی ابتکاری برای مبارزه با ویروس موزامکان درس حیوانات و گیاهان با ۲ کد ژنتیکیاصلاح ژنتیکی و محصولات تراریخته: تفرج در یک گلخانه مدرن

به دلیل این پیچش تا قبل ازاین، هرگز DNA میتوکندری تو گیاهان بوسیله طور موفقیت آمیزی تصحیح نشده حیات. این توانایی سودمند خواهد بود؛ بمنظور محصولات زراعت به نعوظ پیوسته ازنظر ژنتیکی بخاطر بهبود خصوصیات تولید یا مقاومت به بیماری ها و شرایط اقلیمی سازش می شوند؛ اما بدون دسترسی به بخش های جلال از DNA، تنوع ژنتیکی تا وزن ای محدود می شود که می تواند پیامدهای ویرانگری داشته باشد. در سال ۱۹۷۰، بیماری قارچی سوختگی جنوبی تجهیزات ذرت (SCLB)  خسارات یدکی بوسیله ذخایر ذرت آمریکا زد. حضور ژنی ویژه داخل میتوکندری که فراوانی اش تو گیاهان ذرت زیاد است، موجب تشدید این فساد شد. موزها نیز بوسیله برهان تنوع ژنتیکی محدود، دربرابر چنین تهدیدهایی آسیب پذیر هستند. آریمورا می گوید:ما هنوز درمعرض خطر هستیم؛ زیرا تنوع ژنومی میتوکندری محصولات زراعت درون دنیا بسیار کم است. ما قصد داریم از این توانایی بخاطر دست مربوط به طبقه کارگر و زحمتکش DNA میتوکندری گیاهی به نیت افزودن این تنوع استفاده کنیم.

پژوهشگران در ابتدای فقره از فرایندی استفاده کردند که برای بهسازی DNA میتوکندری در جانوران استعمال می شود. در این تکنیک که mitoTALENs اشتهار دارد، از پروتئین برای بُرش و حذف ژن اختصاص از ژنوم میتوکندری استفاده می شود.

گیاه برنج نشان داده شده داخل جانب چپ که DNA میتوکندریایی آن برای حذف بارانی ناباروری ویرایش شده، داخل مقایسه با گیاه بهسازی نشده که درون سمت عبث علامت داده شده، بذرهای بیشتری دارد.

 پژوهشگران از تکنیک اصلاح شده ی mitoTALENs برای بُرش یکی از ژن های میتوکندری به صیت ژن عقیمی سیتوپلاسمی (CMS) مصرف کردند که انگیزه می شود گیاهان نر سترون شوند و نتوانند گرده تولید کنند. آن ها با استفاده از این روش، چهار لاین جدید از برنج و سه لاین جدید از کانولا ایجاد کردند. گیاهانی که میتوکندری آن ها ویرایش شده بود، میوه دار بودند و در مقایسه با گیاهان ویرایش نشده بذر بیشتری تولید می کردند.

پژوهشگران می گویند علاوه بر سودمندی این روش بخاطر اضافه تولید، مزیت اصلی این فقره آن است که به تنوع ژنتیکی محصولات کشت می افزاید. پژوهش های بیشتری حاجت است تا پیدا شود برای رسیدن بوسیله این مرام کدام ژن های میتوکندری را باید بهسازی کرد.

نتایج این استیناف تو روزنامه ی Nature Plants منتشر شده است.بیشتر بخوانید:ذخیره سازی داده ها در DNA، اسلوب آینده ذخیره اطلاعاتآیا گیاهان از آگاهی برخوردارند؟موفقیتی در زمینه نمو ارگانوئیدهای جنینی انسان درون آزمایشگاهبقای گیاهان چگونه پس از ضرب چرنوبیل تداوم یافت؟انسان ها ۶۰۰ راه گیاهی را در ۲۵۰ سال گذشته منقرض کرده اند