URBANA, Illinois - Wetenskaplikes kom nader daaraan om die gene vir malheid in waterhemp en Palmer amaranth te vind, twee van die moeilikste landbouonkruide in die VSA
Die vind van die gene kan nuwe "genetiese bestrydings" -metodes vir die onkruid moontlik maak, wat op baie plekke nie meer op onkruiddoders reageer nie.
"As ons geweet het watter gene manlikheid beheer en diegene binne die bevolking kan laat vermeerder, sal elke plant in die veld na 'n paar generasies 'n mannetjie wees, en teoreties sal die bevolking neerstort," sê Pat Tranel, professor en medehoof. in die Departement Gewaswetenskappe op die Universiteit van Illinois en hoofskrywer op 'n studie in nuwe Phytologist.
Tranel en sy kollegas het voorheen molekulêre merkers geïdentifiseer wat verband hou met die manlike genomiese streek. Na opeenvolging van manlike onkruidgenome vir albei soorte kon die navorsers die merkers tot 'n spesifieke manlike streek gebruik. Nou is hulle binne 120 tot 150 gene om hul teiken te vind.
'Ons is vol vertroue dat die meeste van die ongeveer 120 gene waarskynlik niks doen nie. Dit is net dinge wat in die streek van die genoom opgehoop word, ”sê Tranel. 'As ek moes raai, sou ek sê miskien doen tien van hulle eintlik iets relevant.'
Die vernouing van die gene wat verband hou met geslag in hierdie onkruid kan praktiese waarde vir beheer hê, maar die studie werp ook meer algemene lig op die verskynsel van tweeslagtigheid - manlike en vroulike geslagsorgane. Die oorgrote meerderheid diere is tweeslagtig, maar dit kom skaars voor in plante. Meer as 90% van die blomplante het beide geslagsorgane op dieselfde individu, en dikwels binne dieselfde blom.
Waterhemp en Palmer-amarant is egter tweeledig.
Dioecy beteken dat dit onmoontlik is vir 'n plant om self te bestuif; in plaas daarvan moet vroulike geslagte bemes word deur manlike stuifmeel van 'n ander plant. Dit is 'n goeie ding om genetiese diversiteit in 'n bevolking te verseker. En dit is waarskynlik wat waterhennep en Palmer-amarant so suksesvol gemaak het om die nadelige gevolge van veelvuldige onkruiddoders te ontduik.
'Tot op hede het waterhennep en Palmer amaranth weerstand ontwikkel teen onkruiddoders wat onderskeidelik oor sewe en agt maniere werk. Tweeledige voortplanting lei daartoe dat al hierdie weerstandseienskappe by individue gemeng en ooreenstem. Hierdie mengsel het toegelaat dat populasies van albei soorte veelvuldige weerstand teen onkruiddoders kombineer, wat produsente met min effektiewe onkruiddoder-keuses laat, ”sê Tranel.
Om die seldsame verskynsel van tweeledigheid in plante te begryp, kan wetenskaplikes help om saam te stel hoe eienskappe van elke ouer geërf word en om te verstaan hoe die verskynsel ontwikkel.
Anders as by diere, waarin vermoedelik dioecy net een keer ontwikkel het, glo wetenskaplikes dat dioecy in plante verskeie kere ontwikkel het. En volgens Tranel se studie blyk dit dat dit onafhanklik ontwikkel het in waterhemp en Palmer amaranth, twee baie nou verwante spesies.
'Ek is nie bereid om te sê dat ons absoluut weet dat hulle afsonderlik ontwikkel het nie, maar al die inligting wat ons gevind het, ondersteun die idee. Slegs twee van die 120-150 gene was oor die twee spesies soortgelyk aan mekaar, ”sê Tranel.
Een van die gedeelde gene, Florigen, help plante om op die daglengte te reageer deur bloei te begin. Tranel weet nog nie of dit die geslag van blomme bepaal nie, maar hy is geïntrigeerd dat dit in die man-spesifieke Y-streek vir albei soorte verskyn het.
'Ons weet nie seker nie, maar miskien is dit betrokke by mans wat vroeër blom as wyfies. Dit kan voordelig wees vir mans, want dan stort hulle stuifmeel af as die eerste wyfies ontvanklik word. As Palmer en waterhemp in werklikheid dus apartheid ontwikkel, maar albei hierdie Florigen-geen vir 'n fiksheidsvoordeel verkry, is dit 'n goeie voorbeeld van parallelle evolusie. '
Tranel hoop om die manlike spesifieke Y-streek in albei spesies te vernou om die gene wat malheid bepaal, te isoleer. Daar is geen waarborg dat 'n oplossing vir genetiese beheer ontwikkel sal word sodra die gene geïdentifiseer word nie. Tranel sal waarskynlik bedryfsvennote daarvoor moet lok - maar om so 'n instrument te hê, is nie so ver soos vroeër nie.
Die artikel, “Man-spesifieke Y-chromosomale streke in waterhennep (Amaranthus tuberculatus) en Palmer amarant (Amaranthus palmeri), ”Word gepubliseer in nuwe Phytologist [DOI: 10.1111 / nef.17108]. Skrywers sluit in Jacob Montgomery, Darci Giacomini en Pat Tranel van die Universiteit van Illinois, en Detlef Weigel van die Max Planck Instituut vir Ontwikkelingsbiologie. Die projek is ondersteun deur die USDA Nasionale Instituut vir Voedsel en Landbou en die Max Planck Society.
Die Departement Gewaswetenskappe is in die Kollege vir Landbou-, Verbruikers- en Omgewingswetenskappe op die Onkruidwetenskap in Illinois.