ריבוי א-מיני של צמחי גידול מתקרב

פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


זרעים הם התוצר הסופי של רביית צמחים. בין אם ישירות כמזון, או בעקיפין כמזון לבעלי חיים, הם מספקים כ-80% מצריכת הקלוריות של האדם. באלפי השנים שחלפו מאז התיישבו בני האדם לראשונה, גידלנו אינספור זני צמחים בעלי מאפיינים מועילים, כגון יבול מוגבר, שיפור איכות, עמידות בפני מזיקים או קשיחות. במידת האפשר, חקלאים משתמשים בזנים היברידיים, שנוצרים על ידי חציית שני קווים מרובים והם עמידים יותר ומניבים יותר מאשר זנים רגילים. הבעיה היא שהתכונות הרצויות הללו אובדות במהלך הריבוי, ולכן יש ליצור מחדש זרעים היברידיים מדי שנה.

פרסומת

אות שמקורו בזרע מפעיל חלוקת תאים של הגמטה הנשית

אם נוכל למצוא דרך להפיץ צמחי יבול על ידי רבייה א-מינית באמצעות זרעים – הידועים בשם אפומיקסיס – זה היה מחולל מהפכה בחקלאות. אם ניתן היה לעקוף את החלוקה ההפחתית וההפריה של גמטות נשיות, הזרעים שנוצרו היו זהים גנטית לצמח האם. זני צמחים בעלי מאפיינים רצויים יכלו כך להיות מופצים הרבה יותר בקלות – כשיבוטים של זרעים. כעת, אואלי גרוסניקלאוס וצוותו במחלקה לביולוגיה של צמחים וחיידקים באוניברסיטת ציריך (UZH) התקרבו צעד נוסף להשגת מטרה זו. "בדגם הצמח של גרבונים תלים, גילינו את האות שמפעיל את הגמטה הנשית ליצירת זרע חדש", אומר גרוסניקלאוס.

תהליך ההפריה בצמחים מורכב משני אירועים. שני תאי זרע מתמזגים עם גמטה נקבית אחת כל אחד — תא זרע אחד מפרה את הביצית, ממנה נוצר העובר ובסופו של דבר הדור הבא, בעוד השני מתמזג עם התא המרכזי, שמתפתח לרקמה דמוית שליה המספקת העובר עם חומרים מזינים. יחד, הם מתפתחים לזרעים בוגרים. כדי שההפריה תצליח, תאי זרע וגמטות נשיות חייבים להיות באותו שלב של מחזור התא – במילים אחרות, הם צריכים להיות "מסונכרנים" זה עם זה.

סנכרון קודם לחלוקת גמטות

מדענים כבר ידעו שתאי הזרע בקרבת תל (Arabidopsis thaliana) נמצאים בשלב ההכנה לחלוקת התא. הצוות של גרוסניקלאוס הראה כעת שגם תא הביצית השקט נמצא בשלב זה. התא המרכזי, לעומת זאת, נשאר תקוע באמצע השלב הקודם, שבו החומר הגנטי משתכפל. בעוד שתאי זרע וביצית נמצאים באותו מחזור תאים, התא המרכזי חייב להשלים תחילה סינתזת DNA לאחר ההפריה לפני שהחלוקה הראשונה יכולה להתחיל.

הפרעה זו במחזור התא נגרמת מחלבון בתא המרכזי שאינו מפורק לחלוטין ולכן עדיין קיים. כאשר הזרע מפרה את הגמטה הזו, הוא מציג את החלבון ציקלין, אשר מפעיל את הפירוק של החלבון המעכב. רק אז יכול התא המרכזי להשלים סינתזת DNA ולעבור לשלב הבא של מחזור התא. "לראשונה, הצלחנו להבין את המנגנון המולקולרי של האופן שבו האות מועבר מהזרע לגמטה הנשית על מנת להזיז אותו ממצבו השקט. זה מאותת לתא המרכזי שההפריה הצליחה. שחלוקת תאים יכולה להתרחש כעת", אומרת הסופרת הראשונה שרה סימוניני.

רבייה א-מינית לגידולים

אם גרגיר הטאלי היה עובר שינוי גנטי כך שהתאים המרכזיים ייצרו את החלבון ציקלין בעצמם, הם היו מתחילים להתחלק גם ללא הפריה. "עכשיו אנחנו יכולים להפעיל בכוונה את ההפעלה הזו בהיעדר דישון. זה פותח הזדמנויות להחדרת אפומיקסיס בצמחי גידול, במיוחד בזנים היברידיים שהם עמידים יותר ומניבים יבול גבוה יותר מזנים רגילים", אומר גרוסניקלאוס. אם ניתן היה לרתום את האפוקסימיס בצמחי יבול, מיליוני חקלאים בקנה מידה קטן בדרום הגלובלי יוכלו לראשונה לגדל זנים היברידיים שניתן לשמור את זרעיהם לזריעה הבאה.



קישור לכתבת המקור – 2024-02-15 18:36:45

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר