Moleküler Biyoloji & Genetik

Epigenetik Olarak Modifiye Edilmiş Pamuğa İlk Adım

Epigenetik Olarak Modifiye Edilmiş Pamuğa İlk Adım


Görsel Kredi: Chen Laboratory/Univ. of Texas at Austin

Texas Üniversitesi’nden araştırmacılar, epigenetik modifikasyon adı verilen bir süreçle daha doyurucu ve daha üretken bir pamuk üreterek yeni bir yol izlemeye ilk adımı attı.

Son yıllarda, bilim adamları canlıların birçok özelliğinin sadece DNA’nın kodunda yazılmış olan genetik olarak değil, DNA dışındaki süreçlerle de kontrol edildiğini keşfetti. Genlerin ne zaman ve ne kadar çoğaltıldığı, epigenetik olarak bilinir. Bu, bitkiler ve hayvanlar üretebilmek için tamamen yeni yollar için imkân sağlar. Gen ekspresyonunu seçerek açıp kapatarak yetiştiriciler genleri değiştirmeden yeni çeşitler oluşturabilir.

Bu son çalışmada, araştırmacılar, bazıları tarımsal ve evcilleştirme özellikleriyle ilişkili olduğu bilinen yabani pamuk çeşitleri ile evcilleştirilmiş pamuk arasında epigenetik olarak modifiye edilen 500’den fazla geni tespit ettiler. Bu bilgi, yetiştiricilerin değiştirilmesini istediği, lif verimi veya kuraklık, ısı veya zararlılara karşı direnç gibi özellik çeşitleri için seçim yapmaya yardımcı olabilir. Örneğin, vahşi pamuk çeşitleri, kuraklığa karşı daha iyi tepki verecek genleri barındırabilir, ancak evcilleştirilmiş pamukta epigenetik olarak bastırılmıştır.

Moleküler Biyoloji Bölümü’ndeki Bitki Moleküler Genetikçisi Profesörü Chen “Bu anlayış epigenetik üreme ile genetik ıslahı desteklememize izin verecektir” diyor. “Epigenetik değişikliklerin çiçeklenme ve stres tepkilerini nasıl etkilediğini şimdi bildiğimizden, evcilleştirilmiş pamukta stres tepki veren genleri yeniden canlandırabilirsiniz.”

Chen ve meslektaşları, günümüzde genom biyolojisinde yayınlanan bir çalışmada, “metilom” u ürettiler – bir genetik ve genetik element listesi – doğal DNA metilasyonu adı verilen süreç. Metilom, bitkileri epigenetik modifikasyon yoluyla uyarlamak isteyen biyoteknoloji firmaları için önemli ipuçları sağlar. Metilom, Upland veya Amerikan pamuğu olarak bilinen en yaygın yetiştirilen pamuk biçimini kapsar; Kuzeni, Pima veya Mısır pamuğu; ve onların vahşi akrabalarını, bu bitkilerin bir milyondan fazla yılda nasıl değiştiğini gösterir.

Chen “Evrim ve evcilleştirmede metilomun nasıl değiştiğini bilmek bu teknolojiyi gerçeğe bir adım daha yaklaştırmaya yardımcı olacaktır” diyor.

Araştırmacılar, DNA metilasyonundaki değişiklikler, hibritler oluşturmak için bir araya getirilen yabani çeşitlerin oluştuğunu keşfettiler; hibritler, çevrelerindeki değişime uyarlandı ve nihayet insanlar bunları evcilleştirdi. Bir ana sonuç, pamuğun yalnızca tropik bölgelerde yetişecek bir bitkiden dünyanın birçok yerinde yetişen bitki haline gelmesine izin verilen değişikliğin genetik bir değişim değil, epigenetik bir değişiklik olmasıdır.

Araştırmacılar, yabani pamuğun, Amerika Birleşik Devletleri ve Çin de dahil olmak üzere birçok yerde yaz aylarında olduğu gibi, günışığı saatlerce uzun süre çiçek açmasını önleyen metillenmiş bir gen içerdiğini buldu. Evcilleştirilmiş pamukta, aynı gen bu metilasyonunu kaybetti ve genin ekspresyonuna izin verdi. Bu pamuğun küreselleşmesine izin veren bir epigenetik değişikliktir.

Chen modern yetiştiricilerin, kimyasallarla veya CRISPR / Cas9 gibi modifiye edilmiş gen düzenleme teknolojileri aracılığıyla gen metilasyonunu değiştirebileceklerini söylüyor. Bu yöntemler, yetiştiricilerin bir bitkinin epigenomuna yönelik hedeflenmiş değişiklikler yapmalarına ve geliştirilmiş özelliklere sahip yeni ırklar oluşturmalarına izin verebilir. Epigenetik üreme sadece pamuk için değil, aynı zamanda buğday, kanola, kahve, patates, muz ve mısır gibi diğer büyük bitkilere de uygulanabilir.

Yeni araştırma bugüne kadar Chen ve iş arkadaşları tarafından 2015 yılında geliştirilen Amerikan (veya Upland) pamuğun en kapsamlı genetik dizini haritası üzerine kurulmuştur.

Daha önce yapılan araştırmalar, evcilleştirilmiş pamuğun köklerini 1.5 milyon yıl geriye götürdü; iki farklı yabani tür, sonunda Upland ve Pima pamuk türlerini ortaya çıkaran bir melez oluşturdu. Chen ve ekibi, bugün yapılan benzer bir melezde DNA metilasyon değişikliklerinin yabani ve ekili pamuklularda paylaşıldığını buldu. Bu değişimlerin evrim, seçilim ve evcilleştirme yoluyla devam ettiğini öne sürdüler. Bugün yaptıkları değişiklikler gelecek kuşaklarda hızla kaybolmayacaktır. Bu yetiştiriciler için iyi bir haber.

Explore further: Genetic road map may bring about better cotton crops

More information: Qingxin Song et al, Epigenomic and functional analyses reveal roles of epialleles in the loss of photoperiod sensitivity during domestication of allotetraploid cottons, Genome Biology (2017). DOI: 10.1186/s13059-017-1229-8

Journal reference: Genome Biology

Provided by: University of Texas at Austin

Kaynak ve ileri okuma için: https://phys.org/news/2017-05-epigenetically-cotton.html

Çeviren ve Derleyen: Dr. Yalçın DEDEOĞLU

Eklenme Tarihi : 1 Ekim 2018

Yorum Yap