URBANA, Sal. - Mae gwyddonwyr yn dod yn agosach at ddod o hyd i'r genynnau ar gyfer maleness mewn dyfrffos a Palmer amaranth, dau o'r chwyn amaethyddol mwyaf trafferthus yn yr UD
Gallai dod o hyd i'r genynnau alluogi dulliau “rheolaeth enetig” newydd ar gyfer y chwyn, nad ydyn nhw, mewn sawl man, bellach yn ymateb i chwynladdwyr.
“Pe byddem yn gwybod pa enynnau sy’n rheoli maleness ac y gallem wneud y genynnau hynny yn amlhau o fewn y boblogaeth, byddai pob planhigyn yn y maes yn ddyn ar ôl ychydig genedlaethau, ac yn ddamcaniaethol, byddai’r boblogaeth yn chwalu,” meddai Pat Tranel, athro a phennaeth cyswllt yn y Adran Gwyddorau Cnydau yn y Prifysgol Illinois ac awdur arweiniol ar astudiaeth yn Ffytolegydd Newydd.
Yn flaenorol, roedd Tranel a'i gydweithwyr wedi nodi marcwyr moleciwlaidd sy'n gysylltiedig â'r rhanbarth genomig gwrywaidd. Ar ôl dilyniannu genomau chwyn gwrywaidd ar gyfer y ddwy rywogaeth, roedd yr ymchwilwyr yn gallu defnyddio'r marcwyr hynny i ddim yn y rhanbarth gwrywaidd-benodol. Nawr, maen nhw o fewn 120 i 150 o enynnau i ddod o hyd i'w targed.
“Rydyn ni'n hyderus nad yw'r mwyafrif o'r 120 genyn hynny fwy neu lai yn gwneud dim. Dim ond pethau sydd wedi cronni yn y rhanbarth hwnnw o'r genom, ”meddai Tranel. “Pe bai’n rhaid i mi ddyfalu, byddwn i’n dweud efallai bod 10 ohonyn nhw mewn gwirionedd yn gwneud rhywbeth perthnasol.”
Gallai culhau'r genynnau sy'n gysylltiedig â rhyw yn y chwyn hwn fod â gwerth ymarferol am reolaeth, ond mae'r astudiaeth hefyd yn taflu goleuni ar ffenomen dioecy - organau rhywiol gwrywaidd a benywaidd ar unigolion ar wahân - yn fwy cyffredinol. Mae mwyafrif llethol yr anifeiliaid yn esgobaethol, ond mae'n brin mewn planhigion. Mae gan fwy na 90% o blanhigion blodeuol organau rhywiol ar yr un unigolyn, ac yn aml o fewn yr un blodyn.
Mae Waterhemp a Palmer amaranth, fodd bynnag, yn esgobaethol.
Mae esgobaeth yn golygu ei bod yn amhosibl i blanhigyn hunan-beillio; yn lle hynny, rhaid i gametau benywaidd gael eu ffrwythloni gan baill gwrywaidd o blanhigyn arall. Mae hynny'n beth da ar gyfer sicrhau amrywiaeth genetig mewn poblogaeth. Ac mae'n debygol beth sydd wedi gwneud dyfrlliw a Palmer amaranth mor llwyddiannus yn osgoi effeithiau niweidiol chwynladdwyr lluosog.
“Hyd yma, mae dyfrffos a Palmer amaranth wedi esblygu ymwrthedd i chwynladdwyr sy'n rhychwantu saith ac wyth dull gweithredu, yn y drefn honno. Mae atgenhedlu esgobaethol yn golygu bod yr holl nodweddion gwrthiant hyn yn cael eu cymysgu a'u paru o fewn unigolion. Mae'r cymysgu hwn wedi caniatáu i boblogaethau'r ddwy rywogaeth gyfuno gwrthiannau chwynladdwr lluosog, gan adael cynhyrchwyr heb lawer o ddewisiadau chwynladdwr effeithiol, ”meddai Tranel.
Gall deall ffenomen brin dioecy mewn planhigion helpu gwyddonwyr i lunio sut mae nodweddion yn cael eu hetifeddu gan bob rhiant, a deall sut mae'r ffenomen yn esblygu.
Yn wahanol i anifeiliaid, y credir bod esgobaeth wedi esblygu unwaith yn unig, mae gwyddonwyr yn credu bod dioecy mewn planhigion wedi esblygu sawl gwaith. Ac, yn ôl astudiaeth Tranel, ymddengys iddo esblygu'n annibynnol mewn dyfrffyrdd a Palmer amaranth, dwy rywogaeth sydd â chysylltiad agos iawn.
“Nid wyf yn barod i ddweud ein bod yn gwybod yn iawn iddynt esblygu ar wahân, ond mae’r holl wybodaeth a ganfuom yn cefnogi’r syniad hwnnw. Dim ond dau o’r genynnau 120-150 oedd yn debyg i’w gilydd ar draws y ddwy rywogaeth, ”meddai Tranel.
Mae un o'r genynnau a rennir, Florigen, yn helpu planhigion i ymateb i hyd y dydd trwy gychwyn blodeuo. Nid yw Tranel yn gwybod eto a yw'n pennu rhyw blodau, ond mae'n ddiddorol ei fod yn ymddangos yn y rhanbarth Y sy'n benodol i ddynion ar gyfer y ddwy rywogaeth.
“Nid ydym yn gwybod yn sicr, ond efallai ei fod yn ymwneud â gwrywod yn blodeuo ynghynt na menywod. Gallai hynny fod yn fanteisiol i wrywod oherwydd yna byddent yn taflu paill pan ddaw'r benywod cyntaf yn barod i dderbyn. Felly pe bai Palmer a dyfrlliw, mewn gwirionedd, wedi esblygu dioecy ar wahân, ond bod y ddau wedi caffael y genyn Florigen hwn er mantais ffitrwydd, byddai hynny'n enghraifft cŵl o esblygiad cyfochrog. ”
Mae Tranel yn gobeithio culhau'r rhanbarth Y sy'n benodol i ddynion yn y ddwy rywogaeth hyd yn oed ymhellach er mwyn ynysu'r genynnau sy'n pennu maleness. Nid oes unrhyw sicrwydd y bydd datrysiad rheoli genetig yn cael ei ddatblygu unwaith y bydd y genynnau hynny wedi'u nodi - mae'n debyg y byddai angen i Tranel ddenu partneriaid diwydiant ar gyfer hynny - ond nid yw cael offeryn o'r fath mor bell ag yr oedd ar un adeg.
Mae'r erthygl, “Rhanbarthau cromosomaidd Y-benodol i ddynion mewn dyfrffos (Amaranthus tuberculatus) a Palmer amaranth (Amaranthus palmeri), ”Yn cael ei gyhoeddi yn Ffytolegydd Newydd [DOI: 10.1111 / nph.17108]. Ymhlith yr awduron mae Jacob Montgomery, Darci Giacomini, a Pat Tranel o Brifysgol Illinois, a Detlef Weigel o Sefydliad Bioleg Ddatblygiadol Max Planck. Cefnogwyd y prosiect gan y Sefydliad Cenedlaethol Bwyd ac Amaeth USDA a Chymdeithas Max Planck.
Mae'r Adran Gwyddorau Cnydau yn yr Coleg Gwyddorau Amaethyddol, Defnyddwyr ac Amgylcheddol yn y Gwyddoniaeth chwyn Illinois.