தக்காளி வெப்பத்தாங்கும் திறன் ஆய்வு, முளைப்பில் பெரிய விளைவுகளை ஏற்படுத்தும் ஒரே ஒரு gene-ஐ சுட்டிக்காட்டுகிறது

சூடான வளர்ச்சி பருவத்துக்கான ஒரு gene switch

ஸுகுபா பல்கலைக்கழகத்தின் ஒரு குழு, தக்காளி விதைகள் வேளாண்மையின் ஆரம்ப காலநிலை அழுத்தங்களில் ஒன்றான முளைப்பின் போது ஏற்படும் வெப்பத்திலிருந்து மீள முடிகிறதா என்பதை நிர்ணயிப்பதில் அசாதாரணமாக பெரிய பங்கு வகிக்கும் ஒரு gene-ஐ கண்டறிந்துள்ளது. Plant Physiology and Biochemistry இதழில் வெளியான பரிசோதனைகளில், SlIAA9 gene இல்லாத தக்காளி mutant-கள் உயர்ந்த வெப்பநிலையில் கூட அதிக முளைப்பு திறனைத் தக்க வைத்துக் கொண்டன; மேலும் முளைத்த பின் வளர்ச்சியில் வழக்கமான தாவரங்களை விட மிகக் குறைவான குறைபாடுகளையே காட்டின.

இந்த கண்டுபிடிப்பு முக்கியமானது, ஏனெனில் விதை கட்டமே ஒரு பயிரின் வாழ்க்கைச் சுழற்சியில் மிகவும் பாதிப்புக்குள்ளாகும் தருணங்களில் ஒன்றாகும். நீடித்த வெப்பம் முளைப்பை முழுமையாகத் தடுக்கலாம், thermo-dormancy-யைத் தூண்டலாம், அல்லது வெப்பநிலை குறைந்த பிறகும் நாற்றுகளை பலவீனமாக விட்டுவிடலாம். நடைமுறையில், இதன் பொருள் வயலில் மோசமான நிலைநிறுத்தமும் பின்னர் குறைந்த உற்பத்தித் திறனும் ஆகும். உலகளவில் வளர்க்கப்படும், மேலும் அதிகரித்து வரும் நிலையற்ற சூழல்களில் சாகுபடி செய்யப்படும் தக்காளிக்குப் பொருத்தமான இந்த முடிவுகள், வெப்ப அலைகளின் போதும் வலுவாக தொடங்கக்கூடிய breeding lines-க்கு ஒரு தெளிவான genetic lead-ஐ வழங்குகின்றன.

ஆய்வில் SlIAA9 ஒரு auxin-signaling repressor என விவரிக்கப்படுகிறது; இது விதை முளைப்பை ஒழுங்குபடுத்துவதில் ஈடுபட்டுள்ளது. Auxin என்பது வளர்ச்சியும் மேம்பாட்டையும் ஒருங்கிணைக்க உதவும் தாவர ஹார்மோன்களில் ஒன்றாகும், மேலும் இந்த represssor-ஐ அகற்றுவது விதைகள் வெப்ப அழுத்தத்தை எவ்வாறு சமாளிக்கின்றன என்பதை மாற்றுமா என்பதை ஸுகுபா குழு ஆய்வு செய்தது. இதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் உயர்ந்த வெப்பநிலை நிலைகளில் wild-type தக்காளிகளையும் SlIAA9 loss-of-function mutant வரிசைகளையும் ஒப்பிட்டனர்.

SlIAA9 நீக்கப்பட்டபோது என்ன மாறியது

தாவர வகைகளுக்கிடையிலான வேறுபாடு மிகத் தெளிவாக இருந்தது. Wild-type தக்காளிகளில், உயர்ந்த வெப்பநிலை வெளிப்பாடு முளைப்பு விகிதங்களை கடுமையாகக் குறைத்தது. வெளிவந்த நாற்றுகளும் குறுகிய shoots மற்றும் roots உடையவையாகவும், அசாதாரண வடிவமைப்பைக் காட்டும் வாய்ப்பும் அதிகமாக இருந்தது. இதற்கு மாறாக, SlIAA9 mutants அதே சூழலில் முளைப்பில் மிகக் குறைவு அல்லது எந்தக் குறைவையும் காட்டவில்லை; பெரும்பாலும் சாதாரண நாற்றுகளாக வளர்ந்தன.

இந்த சேர்க்கை முக்கியமானது. முளைப்பில் வெப்பத்தாங்கும் திறன் தன்னிச்சையாக மதிப்புடையது, ஆனால் வெப்பத்தைத் தாண்டி உயிர் பிழைத்தாலும் பலவீனமாக வெளிப்படும் தாவரம் வேளாண் மதிப்பை அளிக்க முடியாமலும் போகலாம். இந்த ஆய்வில் உள்ள mutant வரிசைகள் அழுத்தத்தை வெறுமனே கடந்து செல்லவில்லை; அவை ஆரம்ப வளர்ச்சியின் உறுதியையும் தக்க வைத்தன. crop scientists-க்கு இது gene-ம் முளைப்பு எல்லையில் உயிர்த் தக்கவைப்பை மட்டுமல்ல, stress பிறகு seedling establishment-ன் பரந்த தரத்தோடும் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம் என்பதைக் குறிக்கிறது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் மேம்பட்ட செயல்திறனை விளக்க உதவும் சில molecular signals-களையும் கண்காணித்தனர். Mutants-ல் antioxidant enzyme genes வெளிப்பாடு அதிகமாக இருந்தது. இவ்வெஞ்சைம்கள் reactive oxygen species-ஐ detoxify செய்கின்றன; அவை வெப்ப அழுத்தத்தில் சேர்ந்து cellular machinery-க்கு சேதம் விளைவிக்கலாம். Mutants-ல் HSP70-இன் induction-வும் அதிகமாக இருந்தது; இது heat shock protein ஆகும், மேலும் வெப்பத்தால் ஏற்படும் சேதத்திலிருந்து proteins-ஐப் பாதுகாக்க உதவுகிறது.

இந்த மாற்றங்கள் அனைத்தும் சேர்ந்து, வெப்பநிலை மிகை நிலைகளின் உயிர்வேதியியல் விளைவுகளைச் சமாளிக்க அதிகத் திறன் கொண்ட ஒரு தாவரத்தைக் காட்டுகின்றன. இந்த வேலை abscisic acid-க்கு மாறிய பதிலையும் கண்டறிந்தது; இது விதை dormancy-ஐ வலுப்படுத்தி stress நேரத்தில் முளைப்பைத் தடுக்கக்கூடும். கொடுக்கப்பட்ட சுருக்கம் முழு hormonal analysis-ஐ விவரிக்கும் இடத்துக்கு முன்பே நிறுத்தப்பட்டாலும், அறிக்கையிடப்பட்ட திசை தெளிவாக உள்ளது: mutation, heat-triggered shutdown-இல் இருந்து தொடர்ந்த வளர்ச்சிக்குப் போகும் சமநிலையை மாற்றுகிறது போல தெரிகிறது.

விதை நிலையில் உள்ள உறுதித்தன்மை இப்போது ஏன் இன்னும் முக்கியம்

முளைப்பின் போது ஏற்படும் heat stress-ஐ குறைத்து மதிப்பிடுவது எளிது, ஏனெனில் பயிர் மண்ணுக்கு மேலே காட்சியளிக்கும் முன்பே இது நடக்கிறது. ஆனால் இந்த நிலையில் தோல்வி ஏற்பட்டால், வயல் நிலைநிறுத்தப்படுவதற்கு முன்பே yield potential அழிந்துவிடலாம். வெப்பமடைந்து வரும் காலநிலைகளில், விவசாயிகள் சராசரி வெப்பநிலையின் உயர்வையும், நீண்ட வெப்பக் காலங்களையும், மேலும் கணிக்கமுடியாத அதிர்வுகளையும் சந்திக்கக்கூடும். அத்தகைய சூழலில் விதைக்கப்படும் விதைகள், மிகக் குறைந்த பாதுகாப்போடு, மிகத் துல்லியமாக பாதிக்கப்படும் தருணத்தில் இருக்கின்றன.

அதனால்தான் germination traits ஒரு முக்கிய breeding target ஆக மாறுகின்றன. ஸுகுபா முடிவுகள், ஹார்மோன் signaling-இல் ஈடுபடும் ஒரு gene பல பாதுகாப்பு பதில்களை ஒன்றாகப் பாதிக்கக்கூடும் என்பதைக் காட்டுகின்றன; இதில் antioxidant activity, heat-shock response, மற்றும் dormancy-ஐ நிர்வகிக்கும் hormonal logic ஆகியவை அடங்கும். இந்த விளைவு பரந்த genetic backgrounds மற்றும் உற்பத்தி நிலைகளிலும் நிலைத்திருந்தால், breeders வெப்பத்தாங்கும் திறனை தக்காளி வகைகளில் சேர்க்க ஒரு வழியைப் பெறலாம்; பின்னர் வளர்ச்சி நிலைகளில் மட்டும் முன்னேற்றத்தை எதிர்பார்க்க வேண்டியதில்லை.

இந்த ஆய்வு crop science-இல் ஒரு பரந்த மாற்றத்தையும் பிரதிபலிக்கிறது. வெப்பத்தாங்கும் திறனை முழுவயதான தாவரங்களில் மட்டும் வெளிப்படும் ஒரே trait ஆகக் கருதுவதற்குப் பதிலாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது பிரச்சினையை வளர்ச்சி நிலைகளாகப் பிரிக்கிறார்கள். வெப்பத்தில் பூக்க முடியும் ஆனால் அதில் முளைக்க முடியாத தாவரம் இன்னும் பாதிக்கப்படக்கூடிய பயிர்தான். வாழ்க்கைச் சுழற்சியின் ஆரம்ப புள்ளியைப் பார்த்ததன் மூலம், ஸுகுபா குழு காலநிலை ஏற்புமாற்றப் புதிரில் பயனுள்ள ஒரு துண்டைச் சேர்க்கிறது.

ஆராய்ச்சி இப்போது என்ன ஆதரிக்கிறது

• Loss-of-function SlIAA9 mutants உயர்ந்த வெப்பநிலையிலும் அதிக முளைப்பைத் தக்க வைத்தன.
• Mutant நாற்றுகள் heat-stressed wild-type நாற்றுகளைவிட பெரும்பாலும் சாதாரண வடிவமைப்பைக் காட்டின.
• Mutants-ல் antioxidant-enzyme gene expression மற்றும் HSP70 induction அதிகமாக இருந்தது.
• இந்த வேலை வெப்பத்தாங்கும் தக்காளி வகைகளை மேம்படுத்த ஒரு genetic target-ஐ வழங்குகிறது.

கொடுக்கப்பட்ட மூல உரையின் அடிப்படையில், breeder-கள் உடனடியாக வணிக வகைகளைத் தானாகப் பயன்படுத்தத் தயாராக உள்ளனர் என்று ஆய்வு கூறவில்லை. ஆனால் இது எதிர்கால breeding அல்லது gene-editing முயற்சிகளுக்கு ஒரு mechanistic foundation-ஐ வழங்குகிறது. ஒரு பயிரில் நிலைநிறுத்தத் தோல்வி முழு பருவத்தையும் பாதிக்கக்கூடிய நிலையில், இது குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம். வெப்பம் விவசாயத்தில் ஒரு அரிதான அதிர்ச்சியாக இல்லாமல் வழக்கமான அம்சமாக மாறும்போது, SlIAA9 போன்ற genes breeder-கள் resilience-ஐ எவ்வாறு வரையறுக்கிறார்கள் என்பதில் மையமாகலாம்.

இந்தக் கட்டுரை Phys.org வெளியிட்ட செய்தியை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.