https://bodybydarwin.com
Slider Image

BeerSci: חושף את סודות שעורה

2022

בחודש שעבר הודיעו מדענים על פריצת דרך גדולה במחקר שעורה: הם סוף סוף הקימו את הגנום השעורה כולו. בתגובה, בכלי תקשורת היו סיפורים שהצהירו כי זה איכשהו יביא לבירה טובה יותר (שעורה היא אחד המרכיבים העיקריים של הבירה). בטח, ברמה מסוימת, הבנת הגנום שעורה הולכת להניב בירה טובה יותר - או יותר, או זולה יותר, במיוחד אם שינויי האקלים יורדים בדרך המדענים חושדים כי יבולים יתקשו לגדול בגלל תנאים סביבתיים לא תקינים. . אבל הסיפורים התקשורתיים האלה מחמיצים את הנקודה: סוג זה של היפר-בירה טוב יותר של בירה טוב יותר כמו לקחת כמה תוצאות של נאס"א ממצפה הכוכבים של השמש הדינאמית ולומר שהנתונים יעזרו לך להשתזף טוב יותר. השלכות המחקר מורכבות בהרבה.

קצת רקע: שעורה היא חברה בשבט Triticeae יחד עם דגנים מבויתים אחרים כמו חיטה ושיפון. גידולים אלה הם בין מוצרי התבואה החקלאית המבויתות המוקדמות ביותר - עדויות ארכיאולוגיות מצביעות על כך שבני האדם ביצעו שעורה לפני כעשרת אלפים שנה.

מה שהקונסורציום הבינלאומי לגנום שעורה שפורסם בכתב העת Nature בחודש שעבר היה טיוטה - מפה מלאה לחלוטין של כל הגנים - של הגנום שעורה. זה היה הישג יוצא דופן, ולקח שנים להתגבר על המכשולים הטכניים: בג'יגה-בתים 5.1, הגנום שעורה גדול פי 1.3 מהגנום האנושי, וחלק גדול מגנום השעורה מורכב מרצפים חוזרים, מה שמקשה על להבין בדיוק לאן הולכים כל אותם רצפים מיותרים.

מטרת העבודה היא, בסופו של דבר, לשפר את השעורה, כך שהיא עמידה יותר בפני מחלות ותנאים מזיקים מאשר זנים עכשוויים (זנים ספציפיים של שעורה שנוצרים באופן ספציפי בעלי תכונה רצויה), להעשיר את תכולת הסיבים התזונתיים של הצמח, כן, בטח לצבוט את הגרעינים כך שהם יעילים יותר או טובים יותר לייצור בירה.

אבל זה כבר הרבה דרך. שוחחתי עם נילס שטיין, חוקר במכון לייבניץ לגנטיקה של צמחים ומחקר צמחי יבול בגרמניה ואחד החוקרים העיקריים בפרויקט הגנום שעורה, על העיתון. שטיין הדגיש כי מה שהם פרסמו הוא רק הטיוטה הראשונה של הגנום. יש להם את המפה הפיזית - המיקום של כל האותיות הבודדות - אך אין להם את המיקום של כל הגנים באותה מפה. בעיקרון, זה כמו לדעת היכן כל האותיות נמצאות ברומן, אבל לא ממש לדעת איך כל האותיות הללו מתפרקות למילים. לחברי הקונסורציום ישנם נתונים מסוימים: הם הצליחו למפות את המיקומים של 24, 154 גנים למפה הפיזית, כשני שלישים ממספר הגנים (30, 400) שלפי החשד שעורה יש כשעורה בסך הכל.

בנוסף לכל אלה, הם השוו בין הגנום של זנים שונים של שעורה. הגנום העיקרי שרצף, Morex, הוא שעורה שש-שורות. שאלתי את שטיין מדוע הם רואים את מורקס כנקודת המוצא הטובה ביותר "בעוד כל הזנים האחרים שבדקו הם שעורים דו-שורתיים. הוא הסביר שה- USDA ביצע מחקר משמעותי על זן המורקס בעבר - זה זה שעליו אנו יודעים הכי הרבה, וכך סיפקנו בסיס טוב למחקר נוסף.

מדוע כדאי לדאוג לדוברי-בית שואפים? מכיוון שעורה בשתי שורות ושישה שורות מתנהגים בצורה שונה מעט במחית, מה שעלול להשפיע עמוקות על יעילות הבישול ותכונות הבירה המוגמרת (תופעה מורכבת שאכנס אליה בטור עתידי). תיארתי לעצמי שמישהו מספיק סובלני כדי לרצות לדעת על הבדלים גנטיים של זנים יהיה סקרן באיזה סוג שעורה נעשה שימוש במחקר עם וריאציה יחידה של נוקלאוטידים.

כאשר מדעני הקונסורציום השוו בין זני השעורה השעורים השעורים והשניים השניים, הם גילו כי האזורים הכרומוזומליים הסמוכים לסנטרומרים 1.) היו גנים פונקציונליים רבים עליהם ו- 2.) לא הראו שונות רבה בתוך, וכדי במידה מסוימת, בין זנים. התוצאה היא שרק קצות הכרומוזומים משלימים מחדש - החלפת נתחי DNA - לעתים קרובות. זה יהיה מכשול עבור מדעני שעורה עתידיים להתגבר עליו: אינך יכול לגדל שעורה טובה ועמידה יותר למחלות אם הגנים שאתה צריך להעביר בין זנים במהלך גידול פשוט לא יתחברו זה לזה. שטיין הבהיר שאפשר להשתמש בטכניקות של שינוי גנים כדי למקד לאותם גנים קשים לגישה ליד צנטרומרים, והוא גם מיהר להסביר כי לא כל הגנים של שעורה שוכנים באזורים אלה - יש המון תכונות שמגדלים מסורתיים יכולים לעשות להתעסק עם.

בהמשך לכך, שטיין רוצה להבין בצורה ברורה יותר את מיקום הגנים במפה הפיזית ואת מוצרי הטרנסקריפום - כמו חלבון או RNA רגולטורי - של שעורה, מה שיעזור למדענים להבין טוב יותר כיצד נשלטת ביטוי הגנים. זה, בתורו, יציע רמזים כיצד מגדלי צמחים יכולים לשלוט בביטוי הגנים בעצמם.

שטיין גם אומר כי שעורה תעשה גנום מודל מצוין להבנת צמחי יבול קשורים שגנום מורכב עוד יותר: החיטה, למשל, היא הקספלואידית (יש בה שישה עותקים של כל כרומוזום; שעורה יש שניים) והגנום שלה הוא מסיבי 17 ג'יגה גדול. כמו שעורה, חיטה היא אחד ממזונות ההידוק החשובים בעולם והיבול יתקל באותם לחצים סביבתיים - בצורת, מחלות, מזיקים, מים מליחים, אדמה לא תקינה - כשעורה לנוכח שינויי האקלים.

כך שתוכלו לראות שקנטור את המורכבויות הגדולות של הגנום של האורגניזם ושל הארגון הזמני, המרחבי והמבני של הגנום, זו משימה שלמה - אך חשוב שאינו ניתן לסכם בסיפור חדשות בן 200 מילים.

עקוב אחר BeerSci בטוויטר @BeerSci!

האלמוגים צומחים בדפוסים, גם אם לא נוכל לראות אותם תמיד

האלמוגים צומחים בדפוסים, גם אם לא נוכל לראות אותם תמיד

עריכת גנים יכולה לסייע בחיסול ה- HIV

עריכת גנים יכולה לסייע בחיסול ה- HIV

מדענים מדברים נגד 'האלימות' הנדרשת לבניית הטלסקופ החדש הזה

מדענים מדברים נגד 'האלימות' הנדרשת לבניית הטלסקופ החדש הזה