مقالة : علماء صينيون يكشفون سر الانعزال التكاثري للأرز

بكين 27 يوليو 2023 (شينخوا) من المتوقع أن يوفر اختراق بحثي أجراه علماء صينيون حلا لمشكلة العقم الهجيني الذي تمت مواجهته في تطبيق التهجين بين سلالتي الأرز "إنديكا" و"جابونيكا".

سيسهل الاكتشاف تطوير أصناف الأرز عالية الإنتاجية مع مقاومة معززة للضغوط البيولوجية وغير البيولوجية لضمان الأمن الغذائي.

كشف فريق بحثي بقيادة وان جيان مين، أكاديمي في الأكاديمية الصينية للهندسة، مؤخرا عن سر كيفية عمل جينات العزل التناسلي لتحقيق العقم الهجيني. كشف الفريق أيضا عن المسار التطوري لهذه الجينات وتوزيعها بين موارد البلازما الوراثية المختلفة، بما في ذلك الأرز البري والمزروع.

تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في العدد الأخير من مجلة "سيل".

في هذا السياق؛ قال العلماء إن تطبيق مزايا التهجين في إنتاج المحاصيل هو استراتيجية مهمة لزيادة الإنتاج بشكل ملحوظ.

وينقسم الأرز المزروع في آسيا إلى نوعين فرعيين: "إنديكا" و "جابونيكا". يزرع أرز "جابونيكا" بشكل رئيسي في شمالي الصين، ويزرع أرز "إنديكا" بشكل رئيسي في جنوبي الصين.

منذ سبعينيات القرن الماضي، اعتمد الأرز الهجين الذي طوره العالم الصيني الراحل يوان لونغ بينغ على المزايا الهجينة التي أظهرتها الأنواع الفرعية المختلفة من أرز "إنديكا". وأدى نجاح أرز "إنديكا" الهجين إلى زيادة كبيرة في إنتاج الأرز بشكل عام، مما ساهم بشكل كبير في الأمن الغذائي في الصين وحول العالم.

من جانبه؛ قال وان: "بشكل عام، كلما كانت العلاقة الجينية بين الأصناف بعيدة، زادت قوة التغاير الهجين. وإذا أمكن إنتاج الأرز الهجين الفائق باستخدام سلالتي أرز إنديكا وأرز جابونيكا، فمن المعتقد أن يزداد محصول الحبوب بأكثر من 15 في المائة مقارنة بالأرز الهجين الحالي".

ومع ذلك، يوجد انعزال تكاثري كبير في التكاثر الهجين لأرز إنديكا وأرز جابونيكا، وغالبا ما تظهر في أصنافها الهجينة مشكلة العقم الهجيني، وهي إحدى أكبر العقبات في تطبيق التهجين بينهما.

قام الفريق بتحليل وتحديد أحد المواقع الجينية الرئيسية التي تسبب عقم حبوب اللقاح عند تهجين النوعين الفرعيين من أرز إنديكا وأرز جابونيكا على مستوى الجينوم. وأظهر التحليل الجيني أن هذا الموقع يحتوي على جينين مترابطين بشكل وثيق.

بدوره؛ قال وانغ جيان، وهو عضو رئيسي في الفريق وباحث في معهد علوم المحاصيل التابع للأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية، إنه يمكن وصف هذين الجينين بأنهما "مدمران" و "حارسان"، حيث يقتل المدمرون حبوب اللقاح من النباتات الهجينة، بينما يحمي الحراس حبوب اللقاح من الآثار الضارة للمدمرين، مما يسمح لحبوب اللقاح التي ترث جين الحارس بالنمو بشكل طبيعي.

نظرا للتوزيع غير المتكافئ لهذا الزوج الجيني بين أنواع الأرز وسلالات الأرز الفرعية، فإن عقم حبوب اللقاح شائع في التهجين. وقال وانغ: "مع توفر هذه المعلومات، يمكن للمربين استخدام الاختيار بمساعدة العلامات الجزيئية للتنبؤ وتخفيف تأثير عقم حبوب اللقاح على برامج التكاثر الخاصة بهم، وبالتالي تسريع وتيرة تطوير الأصناف عالية الإنتاج".

يعمل هذا الزوج الجيني كمحرك جيني، مما يعني أنه يمكن تحميل الجينات التي تحدد السمات، مثل مسببات الأمراض وجينات مقاومة الآفات، كبضائع. ويتم توريث الجينات المتراكمة على محرك الجينات بشكل تفضيلي من قبل الأجيال القادمة، حيث بعد عدة أجيال، سيتم نقلها والسيطرة عليها في مجموعة واحدة.

يمكن استخدام هذا التصميم الجزيئي في تربية التكنولوجيا الحيوية، حيث تعد الدراسة الصينية إنجازا بارزا في فهمنا لآلية العقم الهجين على المستوى الجزيئي، وفقا للخبراء.