زیست شناسان گیاهی ژنی را کشف کردند که "جوهر مرد" را روشن می کند

زیست شناسان دانشگاه لستر نتایج یک مطالعه جدید در مورد جنسیت گیاهی را منتشر کردند - و کشف کردند که یک ژن خاص "جوهر نر" را روشن می کند. این مطالعه به درک سطح جدیدی از ژن‌های مورد نیاز برای تولید مثل گیاه و تولید بذر موفقیت‌آمیز می‌پردازد.

پروفسور دیوید تول و همکارانش در گروه زیست شناسی در دانشگاه لستر کشف ژنی را گزارش کردند که نقش مهمی در اجازه دادن به سلول های تولید مثل پیش ساز برای تقسیم شدن سلول های اسپرم دوقلو دارد.

مطالعه آنها در مجله Public Library of Science Genetics (PLoS Genetics) گزارش شده است و توسط شورای تحقیقات بیوتکنولوژی و علوم زیستی (BBSRC) تامین مالی شده است.

پروفسور تول گفت: "گیاهان گلدار، بر خلاف حیوانات، برای لقاح موفق نه به یک، بلکه به دو سلول اسپرم نیاز دارند. یک سلول اسپرم به سلول تخمک برای تولید جنین و دیگری برای پیوستن به سلول مرکزی برای تولید جنین نیاز دارد. تولید بافت آندوسپرم غنی از مواد مغذی در داخل دانه. راز در این فرآیند "لقاح مضاعف" این بود که چگونه هر دانه گرده می تواند جفت سلول اسپرم مورد نیاز برای باروری و تولید دانه را تولید کند.

"ما اکنون کشف یک نقش دوگانه برای DUO1، یک ژن تنظیم کننده مورد نیاز برای تولید سلول های اسپرم گیاهی را گزارش می کنیم. نشان می دهیم که ژن DUO1 برای ترویج تقسیم سلول های پیش ساز اسپرم مورد نیاز است، در حالی که در همان زمان عملکرد تخصصی آنها به عنوان سلول های اسپرم را ارتقا می دهد. این به طور موثر ذات مرد را روشن می کند.

"ما نشان دادیم که DUO1 برای بیان یک پروتئین کلیدی که تقسیم سلولی را کنترل می کند و برای بیان ژن هایی که برای تمایز گامت و لقاح حیاتی هستند مورد نیاز است.

"این کار اولین بینش مولکولی را در مورد مکانیسم هایی ارائه می دهد که از طریق آن پیشرفت چرخه سلولی و تمایز گامت در گیاهان گلدار هماهنگ می شوند.

"این دانش در درک مکانیسم ها و تکامل رشد گامت در گیاهان گلدار مفید خواهد بود و ممکن است در کنترل جریان ژن و رفتار تلاقی در گیاهان زراعی مفید باشد."

محققان همچنین در مورد وجود ژن‌هایی که نزدیک به DUO1 در طیف گسترده‌ای از گیاهان گلدار و حتی در گیاهان پست زمینی مانند خزه گزارش می‌دهند، که نشان می‌دهد DUO1 ممکن است بخشی از یک شبکه تنظیم‌کننده سلول‌های اسپرم باستانی باشد. حتی قبل از ظهور گرده ها و گل ها در صحنه تکامل یافته است.

جالب اینجاست که DUO1 همچنین مربوط به یک دسته فوق‌العاده از پروتئین‌های تنظیم‌کننده Myb است که در حیوانات نیز وجود دارد که نقش مهمی در کنترل تکثیر سلولی دارند و در برخی سرطان‌های انسانی مانند لوسمی‌ها نقش دارند.بنابراین مانند پروتئین‌های Myb سلول‌های حیوانی، DUO1 برای کنترل تکثیر سلولی مورد نیاز است، اما DUO1 با نقش ویژه‌اش در تولید مثل گیاهان، یعنی نقش دوگانه‌اش در تولید سلول‌های اسپرم و تغییر توانایی آنها در لقاح، متمایز می‌شود.

پروفسور تول افزود که این مطالعه می تواند به کشف منشأ تکاملی سلول های اسپرم گیاهی و ارائه ابزارهای مولکولی جدید برای دستکاری باروری گیاهان و تولید دانه های هیبریدی و همچنین کنترل جریان ژن در محصولات تراریخته کمک کند. ممکن است لازم باشد سهم مرد حذف شود.

پس زمینه

مکانیسم منحصر به فرد لقاح مضاعف در گیاهان گلدار به یک جفت سلول اسپرم عملکردی بستگی دارد. در طول گامتوژنز نر، هر میکروسپور هاپلوئیدی تحت یک تقسیم نامتقارن قرار می گیرد تا یک سلول رویشی بزرگ و غیر ژرمنی و یک سلول زاینده منفرد تولید شود که یک بار تقسیم می شود تا جفت سلول اسپرم تولید شود. علیرغم اهمیت سلول های اسپرم در تولید مثل گیاه، اطلاعات نسبتا کمی در مورد مکانیسم های مولکولی کنترل کننده تکثیر و خصوصیات سلول های زایا وجود دارد.