Nigbati Xiaoxi Meng ati Zhikai Liang kọkọ dabaa imọran ni ọdun meji sẹhin, James Schnable jẹ alaigbagbọ. Lati sọ o kere ju.
“'O dara, o le gbiyanju, ṣugbọn Emi ko ro pe yoo ṣiṣẹ,'” olukọ ọjọgbọn ti agronomy ati iṣẹ -ogbin ranti pe o sọ fun Meng ati Liang, lẹhinna awọn oniwadi postdoctoral ni laabu Schnable ni University of Nebraska -Lincoln.
O ṣe aṣiṣe ati, ni ẹhin, ko ni idunnu lati wa. Sibẹsibẹ ni akoko yẹn, Schnable ni idi to peye lati gbe oju kan. Ero duo naa-pe awọn ilana DNA ti awọn irugbin ti o ni itutu tutu ti o tẹriba fun Frost lile le ṣe iranlọwọ asọtẹlẹ bi wilder, awọn ohun ọgbin lile ṣe farada awọn ipo didi-dabi ẹni pe o ni igboya. Lati sọ o kere ju. Ṣi, o jẹ eewu kekere, idawọle ere-giga. Nitori ti Meng ati Liang le gba lati ṣiṣẹ, o le kan awọn ipa-ọna iyara lati ṣe awọn irugbin ti o ni itutu tutu diẹ tabi paapaa pupọ diẹ sii bi awọn ẹlẹgbẹ wọn ti o tutu.
Diẹ ninu awọn irugbin ti o ṣe pataki julọ ni agbaye ni ile ni awọn ẹkun -ilu Tropical - oka ni guusu Mexico, oka ni ila -oorun Afirika - ti ko fi ipa yiyan si wọn lati dagbasoke awọn aabo lodi si tutu tabi didi. Nigbati awọn irugbin wọnyẹn ba dagba ni awọn iwọn otutu ti o nira, ifamọra wọn si awọn idiwọn tutu ṣe idiwọn bi wọn ṣe le gbin ni kutukutu ati bi o ṣe pẹ to ti wọn le ni ikore. Awọn akoko idagba kikuru dogba akoko ti o kere fun photosynthesis, eyiti o yorisi awọn eso kekere ati ounjẹ ti o kere si fun olugbe agbaye ti a nireti lati sunmọ eniyan bilionu mẹwa ni ọdun 10.
Awọn oju ojo tutu
Awọn eya ọgbin ti o ti dagba tẹlẹ ni awọn oju -ọjọ tutu, lakoko yii, awọn ẹtan ti o wa lati farada otutu. Wọn le ṣe atunto awọn awọ ara sẹẹli wọn lati ṣetọju oloomi ni awọn iwọn kekere, idilọwọ awọn awo lati didi ati fifọ. Wọn le ṣafikun awọn ifa suga si awọn olomi inu ati ni ayika awọn awo wọnyẹn, sisalẹ aaye didi wọn ni ọna kanna ti iyọ ṣe ni oju ọna. Wọn paapaa le ṣe agbejade awọn ọlọjẹ ti o fọ awọn kirisita yinyin kekere ṣaaju ki awọn kirisita wọnyẹn dagba si awọn ọpọ eniyan ti n gba sẹẹli.
Gbogbo awọn aabo wọnyẹn ti ipilẹṣẹ ni ipele jiini, botilẹjẹpe kii ṣe ninu awọn lesese ti DNA funrararẹ. Nigbati awọn irugbin bẹrẹ lati di, wọn le dahun nipa pataki titan awọn jiini kan ni pipa tabi titan - idilọwọ tabi gbigba awọn iwe ilana ẹkọ jiini lati ṣe atunkọ ati ṣiṣe. Mọ iru awọn jiini ti o farada awọn eweko tutu-tutu ati titan ni oju awọn iwọn otutu didi, lẹhinna, le ṣe iranlọwọ fun awọn oniwadi lati mọ awọn ipilẹ ti awọn odi wọn ati, nikẹhin, ẹlẹrọ iru awọn aabo si awọn irugbin ti o ni itutu tutu.
Ṣugbọn Schnable tun mọ, bi Meng ati Liang ti ṣe, pe paapaa jiini ti o jọra nigbagbogbo n dahun yatọ si tutu si gbogbo awọn irugbin ọgbin, paapaa awọn ti o ni ibatan pẹkipẹki. Eyiti o tumọ si, ni ibanujẹ, pe oye bi jiini kan ṣe n dahun si otutu ninu ẹda kan duro lati sọ fun awọn onimọ -jinlẹ ọgbin ko si ohun ti o daju nipa ihuwasi jiini ni omiiran. Wiwa airotẹlẹ yẹn, lapapọ, ti ṣe idiwọ awọn igbiyanju lati kọ awọn ofin ti n ṣalaye ohun ti yoo mu maṣiṣẹ tabi mu awọn jiini ṣiṣẹ.
“A tun wa gaan, o buru pupọ ni oye idi ti awọn jiini pa ati tan,” Schnable sọ.
Awọn ohun ọgbin agbado
Ti ko ni iwe ofin, awọn oniwadi yipada si ẹkọ ẹrọ, fọọmu ti oye ti atọwọda ti o le kọ tirẹ ni pataki. Wọn ṣe agbekalẹ awoṣe iṣapẹẹrẹ ti a ṣe abojuto-iru eyiti o le, nigba ti a gbekalẹ pẹlu awọn aworan ti o ni aami ti, sọ, awọn ologbo ati kii-ologbo, nikẹhin kọ ẹkọ lati ṣe iyatọ ti iṣaaju lati igbehin. Ẹgbẹ naa kọkọ ṣe agbekalẹ awoṣe tirẹ pẹlu opoplopo nla ti awọn jiini ti o tẹle lati agbado, pẹlu awọn ipele iṣẹ ṣiṣe apapọ ti awọn jiini wọnyẹn nigbati ọgbin ti wa labẹ awọn iwọn otutu didi. A tun ṣe awoṣe naa “gbogbo ẹya ti a le ronu” fun jiini oka kọọkan, Schnable sọ, pẹlu gigun rẹ, iduroṣinṣin rẹ ati eyikeyi iyatọ laarin rẹ ati awọn ẹya miiran ti o wa ninu awọn irugbin oka miiran.
Nigbamii, awọn oniwadi ṣe idanwo awoṣe wọn nipa fifipamọ kuro ninu rẹ ni alaye kan ni apakan kan ti awọn jiini wọnyẹn: boya wọn dahun si ibẹrẹ ti awọn iwọn otutu didi, tabi boya wọn ko. Nipa itupalẹ awọn ẹya ti awọn jiini ti o ti sọ fun boya boya idahun tabi ti kii ṣe idahun, awoṣe naa mọ iru awọn akojọpọ ti awọn ẹya wọnyẹn ṣe pataki fun ọkọọkan-ati lẹhinna ṣaṣeyọri ṣaṣeyọri pupọ julọ ti o ku, awọn jiini apoti apoti sinu awọn ẹka ti o pe.
O jẹ ibẹrẹ ti o ni ileri, laisi iyemeji. Ṣugbọn idanwo gidi wa: Njẹ awoṣe le gba ikẹkọ ti o ti gba ninu eya kan ki o lo si omiiran?
Idahun si jẹ bẹẹni pataki kan. Lẹhin ti ikẹkọ pẹlu data DNA lati ọkan ninu awọn ẹya mẹfa - agbado, oka, jero pearl, jero proso, jero foxtail tabi switchgrass - awoṣe ni gbogbogbo ni anfani lati ṣe asọtẹlẹ iru awọn jiini ni eyikeyi ninu marun miiran yoo dahun si didi. Si iyalẹnu Schnable, awoṣe ti o duro paapaa nigba ti o ti kọ lori awọn eya ti o ni imọlara tutu-agbado, oka, parili tabi jero proso-ṣugbọn ti ṣe iṣẹ ṣiṣe pẹlu asọtẹlẹ awọn idahun jiini ni jero foxtail ti o farada tutu tabi alawọ ewe.
awoṣe
“Awọn awoṣe ti a ṣe ikẹkọ ṣiṣẹ fẹrẹẹ daradara kọja awọn ẹda bi ẹni pe o ni data gangan ninu eya kan ati lo data inu lati ṣe awọn asọtẹlẹ ni iru eya kanna,” “Lootọ Emi kii yoo ti sọ asọtẹlẹ yẹn.”
“Ero ti a le kan ifunni gbogbo alaye yii sinu kọnputa kan, ati pe o le ṣe agbekalẹ o kere ju awọn ofin kan lati ṣe awọn asọtẹlẹ ti o ṣiṣẹ, tun jẹ iyalẹnu si mi.”
Awọn asọtẹlẹ yẹn le jẹri pataki paapaa nigbati wọn ba gbero yiyan. Fun aijọju ọdun mẹwa, awọn onimọ -jinlẹ ọgbin ti ni anfani lati ṣe iwọn nọmba ti awọn ohun elo RNA - awọn ti o ni iduro fun kikọ ati gbigbe awọn ilana DNA - ti iṣelọpọ nipasẹ gbogbo jiini ni ọgbin ọgbin. Ṣugbọn ifiwera bi ikosile jiini yẹn ṣe dahun si tutu ni awọn apẹẹrẹ igbesi aye, ati kọja ọpọlọpọ awọn ẹda, jẹ iṣẹ ṣiṣe ti o nira, Schnable sọ. Iyẹn jẹ otitọ paapaa pẹlu awọn irugbin egan, eyiti awọn irugbin wọn le nira lati paapaa gba. Awọn irugbin wọnyẹn le ma dagba nigbati o ba nireti, ti o ba jẹ rara, ati pe o le gba awọn ọdun lati dagba. Paapa ti wọn ba ṣe, gbogbo ohun ọgbin ti o ni abajade ni lati gbin ni aami kanna, agbegbe iṣakoso ati ikẹkọ ni ipele idagbasoke kanna.
Awọn eya diẹ sii
Gbogbo iyẹn jẹ ipenija nla lati dagba awọn apẹẹrẹ egan ti o to, lati awọn eya egan to, lati ṣe ẹda ati ṣe iṣiro iṣiro awọn idahun jiini wọn si tutu.
“Ti a ba fẹ gaan ni ohun ti awọn jiini ṣe pataki - iyẹn ṣe ipa gangan ni bi ọgbin ṣe ṣe deede si tutu - a nilo lati wo diẹ sii ju awọn eya meji lọ,” Schnable sọ. “A fẹ lati wo ẹgbẹ kan ti awọn eeyan ti o farada otutu ati ẹgbẹ ti o ni imọlara, ati wo awọn apẹẹrẹ:“ Jiini kanna kanna nigbagbogbo dahun ni ọkan ati nigbagbogbo ko dahun ni ekeji. ”
“Iyẹn bẹrẹ lati di idanwo nla nla ati gbowolori gaan. Yoo dara gaan ti a ba le ṣe awọn asọtẹlẹ lati awọn abajade DNA ti awọn iru wọnyẹn dipo, sọ, mu awọn eya 20 ati igbiyanju lati gba gbogbo wọn ni ipele kanna, fi gbogbo wọn si nipasẹ awọn itọju wahala kanna gangan, ati wiwọn iye RNA ti a ṣe fun jiini kọọkan ninu eya kọọkan. ”
O da fun awoṣe, awọn oniwadi ti ṣe atẹle awọn jiini ti diẹ sii ju awọn eya ọgbin 300 lọ. Igbiyanju kariaye ti nlọ lọwọ le Titari nọmba yẹn ga bi 10,000 ni awọn ọdun diẹ to nbọ.
Botilẹjẹpe awoṣe ti tẹlẹ ti kọja awọn ireti iwọntunwọnsi rẹ, Schnable sọ pe igbesẹ ti o tẹle yoo sibẹsibẹ pẹlu “ni idaniloju ara wa ati awọn eniyan miiran” pe o ṣiṣẹ bi o ti ni titi di isisiyi. Ninu gbogbo ọran idanwo titi di oni, awọn oniwadi ti beere awoṣe lati sọ fun wọn ohun ti wọn ti mọ tẹlẹ. Idanwo to ga julọ, o sọ pe, yoo wa nigbati mejeeji eniyan ati ẹrọ n bẹrẹ lati ibere.
“Idanwo nla t’okan ti Mo ro pe a nilo lati ṣe ni lati ṣe awọn asọtẹlẹ lori ẹda kan nibiti a ko ni data rara,” o sọ. “Lati parowa fun eniyan pe o ṣiṣẹ gaan ni awọn ọran nibiti paapaa a ko mọ awọn idahun.”
Ẹgbẹ naa royin awọn awari rẹ ninu iwe akọọlẹ Awọn ilana ti Ile -ẹkọ giga ti Ile -ẹkọ ti Orilẹ -ede. Meng, Liang ati Schnable kọwe iwadi pẹlu Nebraska's Rebecca Roston, Yang Zhang, Samira Mahboub ati ọmọ ile -iwe alakọkọ Daniel Ngu, pẹlu Xiuru Dai, ọmọ ile -iwe abẹwo kan lati Ile -ẹkọ ogbin Shandong.
Fun alaye siwaju sii:
Yunifasiti ti Nebraska Lincoln
www.unl.edu