بهبود بازده گندم با افزایش اندازه دانه و وزن آن

تولید دانه های بزرگتر و سنگین تر گندم، چیزی است که ونلونگ لی استادیار دپارتمان زیست شناسی و میکروبیولوژی دانشگاه داکوتای جنوبی به دنبال آن است تا بتواند با استفاده از آن تولید گندم را افزایش دهد. با استفاده از کمک مالی ۹۳۰ هزار دلاری به دپارتمان کشاورزی در طول سه سال، لی با کمک بینگ یانگ، استادیار ژنتیک، توسعه و زیست شناسی سلولی در ایالت آیووا، برای افزایش اندازه و وزن دانه گندم با استفاده از یک روش اصلاح ژن مشخص به نام CRSPR/Cas9 دست به همکاری زدند.

به گزارش ایانا از وبسایت ساینس دیلی دانشگاه داکوتای جنوبی، به عنوان بخشی از موسسه ملی غذا و پروژه ملی مشارکت در افزایش بازدهی گندم، یکی از هفت دانشگاه در سراسر کشور برای دریافت کمک مالی در جهت توسعه گونه های جدید گندم است. این برنامه، از طرح نوآورانه G20 ، که به دنبال افزایش ژن های مرتبط با بازده محصول و توسعه گونه هایی است که خود را با مناطق و شرایط محیط زیستی متفاوت انطباق دهد، حمایت می کند.

هدف این برنامه که در سال ۲۰۱۴ شکل گرفته است، افزایش ۵۰ درصدی بازده گندم در طول 20 سال است. در حال حاضر، افزایش بازده سالانه، کمتر از یک درصد است، ولی در راستای هدف این برنامه این یک درصد باید به ۱،۷ در سال برسد. او می گوید: "این یک جهش کوانتومی است، برای دست یافتن به این نتیجه، باید بسیار کار کنیم."

با توجه به گفته های لی، مصرف گندم مردم در سال بیش از ۵۰۰ میلیون تن است. با این وجود تولید گندم در ایالات متحده آمریکا کاهش یافته است، به دلیل اینکه کشاورزان می توانند با تولید سایر محصولات پول بیشتری به دست آورند. او امیدوار است که افزایش پتانسیل بازدهی گندم، تولید آن را سود آور تر کند.

نخست، پژوهشگران با استفاده از ژنوم برنج به عنوان مدل، ژن هایی را که اندازه و وزن دانه را در گندم کنترل می کنند شناسایی می کنند.

ابزار اصلاح این ژن به پژوهشگران اجازه می دهد که هر ژنی را که در این تنظیم اثر منفی می گذارد حذف کنند و بنابراین بتوانند کارکرد آن را مورد مطالعه قرار دهند. با توجه به صحبت های لی "این ابزار هم سریع و هم دقیق است." او اضافه می کند: "این ابزار، می تواند جهش بسیار دقیقی را صورت دهد."

این تکنیک برای ایجاد ۳۰ سازه را که بر روی ۲۰ ژنی که تاثیر منفی بر روی اندازه و وزن گندم می گذارد، مورد هدف قرار داده و مورد استفاده قرار می گیرد. بر همین اساس، تسهیلات انتقال دیویس پلنت در دانشگاه کالیفرنیا، از طریق یک قرارداد خدمات، ۱۵۰ تا از نسل اول گیاهان تغییر ژن یافته را تولید می کند و پژوهشگران دانشگاه داکوتای جنوبی به شناسایی اینکه کدام یک از محصولات دانه های بزرگتری دارند می پردازند. یک دانشجوی کارشناسی ارشد و یک دستیار پژوهش بر روی این پروژه کار می کنند.

لی تاکید می کند که "محصولات نهایی، از نظر ژنتیکی ارگانیسم های اصلاح شده نیستند. هنگامی که ما یکی از ژن های CRISPR را به گندم انتقال می دهیم، یک دستکاری ژنتیکی است که همین بعدا در مناطق مختلف ژنومی، جهش ایجاد می کند. زمانی که بعدا گیاهان خود گرده افشانی می کنند، ژن دستکاری شده و ژن جهش یافته از هم جدا می شوند."

به عنوان بخشی از پروژه، پژوهشگران این جهش را در مورد گندمی که در ماکارونی استفاده می شود نیز انجام خواهند داد. در نهایت، این جهش ژنتیک برای افزایش بازده، می تواند در مورد گندم های زمستانه و بهاره نیز مورد استفاده قرار گیرد.

مترجم: بهاران پدرام