Czego możemy się nauczyć od chwastów?
Ulepszenie danego gatunku rośliny wymaga identyfikacji a następnie precyzyjnego ułożenia wybranych genów w skomplikowaną sekwencję. Właśnie zbliża się do końca realizacja międzynarodowego projektu, zajmującego się rozpoznaniem najważniejszych genów roślinnych, głównie na przykładzie gatunku Arabidopsis thaliana.
Rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana) jest chyba najlepiej poznanym zielem na świecie. Jest małą, jednoroczną rośliną z rodziny kapustowatych, chętnie wykorzystuje się go do badań naukowych jako gatunek modelowy od niemal wieku. Pod koniec zeszłego roku grupa 200 naukowców z 35 laboratoriów w różnych krajach świata, opublikowała sekwencję DNA (czyli sekwencję genów) dwóch spośród 5 chromosomów tej rośliny. Przewiduje się, że pozostałe 3 chromosomy zostaną całkowicie zsekwencjonowane do końca 2000 roku.
To, co czyni rzodkiewnik pospolity takim wdzięcznym obiektem badań genetycznych na poziomie molekularnym jest jego niewielki rozmiar, fakt, że bardzo szybko rośnie, oraz mała ilość DNA. Dodatkowo ekscytujące są podobieństwa wielu z genów rzodkiewnika do genów innych, daleko spokrewnionych gatunków, jak słonecznik, żyto, ryż. Wiele z genów, mających swe odpowiedniki u odległych „kuzynów” okazuje się pełnić te same funkcje. Tak więc dokładne zlokalizowanie genów rzodkiewnika i ustalenie ich dokładnej funkcji z pewnością pomoże zidentyfikować geny kontrolujące te same procesy u bardziej złożonych roślin rolniczych. Będzie to kluczowym osiągnięciem na drodze do sprawnego ulepszania genetycznego roślin.
Wyodrębnienie sekwencji DNA u rzodkiewnika pospolitego i roli jego genów jest jednak tylko początkiem. Ostatecznie naukowcy chcą zrozumieć jaką każdy z (jak się szacuje) 26.000 genów spełnia funkcję, jak produkty tych genów wypełniają swe zadanie, ale przede wszystkim, jak wszystkie geny współgrają tworząc organizm roślinny. Przejście od poznania sekwencji całego DNA do zrozumienia dokładnej roli danego genu w roślinie, jest największym wyzwaniem nowoczesnej biologii. W ostatnich latach opracowano wiele wydajnych technik, przyspieszających ten proces badawczy, które wraz ze sposobami ich zastosowania doczekały się nowej dziedziny wiedzy (technologii) zwanej genomiką funkcjonalną.
W ciągu ostatnich lat kilka genów zostało dokładnie opisanych. Na przykład dwa geny, które pełnią rolę przełączników, włączających tworzenie się kwiatu na końcu pędu. Inne z kolei badania koncentrują się na skorzystaniu z genów rzodkiewnika w dokładnie odwrotnym celu – aby zapobiec kwitnięciu. Powodem tego jest chęć zapobieżenia przedostania się sztucznie stworzonych genów do naturalnego środowiska i przeniknięcia do dzikich kuzynów. Poza tym u roślin jednorocznych, jak sałata czy ziemniaki, kwitnienie jest na ogół zapowiedzią ich obumierania. Mianowicie proces kwitnienia wysyła sygnały do liści, aby zaprzestały fotosyntezy. Tak więc zablokowanie sygnału pochodzącego od kwitnienia oznaczałoby, że w uprawach okres wzrastania i wegetacji trwałby dłużej, prawdopodobnie prowadząc do większych plonów, ponieważ rośliny oszczędzałyby swą energię, zwykle inwestowaną w tworzenie kwiatów. Jeszcze inny gen rzodkiewnika, zwany "Frigida" może funkcjonować zgodnie ze swoją nazwą, czyli przeciwdziałać kwitnieniu, lub przynajmniej je opóźniać, dopóki nie przeminie zima.
Obecnie możemy przypuszczać, jakie funkcje pełni około jedna trzecia genów roślinnych, ale dzięki genomice funkcjonalnej, do powstania której pretekstem stały się badania nad genomem rzodkiewnika pospolitego, wkrótce będzie możliwe poznanie roli wszystkich istotnych genów roślin zbożowych.
FOOD TODAY (Żywność Dzisiaj) 07/2000
źródło: Europejska Rada Informacji o Żywności - EUFIC
