FoodPro Preloader

Kan Epigenetics hjelpe Crops Adapt to Climate Change?


Hva om planter kunne slå av og på sine gener, avhengig av hvilke egenskaper som var viktige i et bestemt klima? Det er det et team av forskere ved Salk-instituttet for biologiske studier undersøkte i en serie studier på Arabidopsis thaliana , en vanlig sennepskruk på den nordlige halvkule. Deres arbeid har ført til en dypere forståelse av et skjult lag av genetisk mangfold som kan gi ytterligere fremskritt innen planteavl og bioteknologi. Poten

Hva om planter kunne slå av og på sine gener, avhengig av hvilke egenskaper som var viktige i et bestemt klima?

Det er det et team av forskere ved Salk-instituttet for biologiske studier undersøkte i en serie studier på Arabidopsis thaliana, en vanlig sennepskruk på den nordlige halvkule. Deres arbeid har ført til en dypere forståelse av et skjult lag av genetisk mangfold som kan gi ytterligere fremskritt innen planteavl og bioteknologi.

Potensialet for å slå gener på og av faller under det relativt nye feltet epigenetikk (prefikset "epi" betyr "på toppen av" på gresk). Det er studiet av et mønster av kjemiske markører som regulerer gener som sitter over DNA-sekvensen. Genetiske mutasjoner er forårsaket av endringer i mønsteret av nukleotidbaser - byggeblokkene til DNA. Epigenomiske modifikasjoner påvirker ikke disse byggeblokkene, og etterlater derfor ikke en permanent forandring i DNA.

Epigenetiske modifikasjoner er i teorien reversibel. Dette betyr at planter kan midlertidig aktivere eller deaktivere gener, sier Joseph Ecker, en plantebiolog ved Salk-instituttet og medforfatter av de samlete funnene, publisert i tidsskriftet Nature i går.

"Det kan bli reversert som svar på stress eller endring i miljøet, " sa han. For eksempel kan en plante tilpasse seg behov for mindre vann i en tørkeperiode eller å blomstre ved høyere temperaturer enn sine forfedre gjorde. Epigenetikk har også søknader i human genetikk og kan hjelpe forskere med å få verdifull innsikt i studiet av kreft.

Genetisk tilpasning skjer gjennom evolusjonen - som kan ta hundrevis av år. Tilpasning gjennom epigenetikk kan skje mye raskere, sa Ecker. For sennepsavfall A. thaliana, en plante som kan gjengi en ny generasjon hver 8. uke, har Ecker og hans kollegaer observert det som så ut som epigenetiske modifikasjoner etter 30 generasjoner, eller om fem år.

Opprette genetisk mangfold i laboratoriet
Epigenetikk kan også bidra til å fremme mangfoldet i arter som har vært jevnt tapt. I domesticeringsprosessen for jordbruk tammet mennesker en ganske liten del av ville planter for å få fram visse egenskaper, som høyverdige planter eller velsmakende frukt.

Dette var en genetisk flaskehals og førte til begrenset mangfold. Breedings teknikker i løpet av de siste århundrene har ført til tap av gener som kan være nyttig å plante genetikere på jakt etter tørke-tolerante, varmebestandige varianter som kan være verdifulle for landbruks klimaendring tilpasning.

To store landbruksorganisasjoner investerte nylig 109 millioner dollar for frøbanker, som samler og sparer frø som kan lagre viktige genetiske egenskaper ( ClimateWire, 6. februar).

Epigenetisk forskning kan redde forskere fra å gå inn i naturen for å samle frø for å gjenvinne tapt genetisk materiale, sa Ecker. To grupper, en i Sveits og en i Frankrike, skaper epigenetisk variasjon som erstatter genetisk mangfoldighet i laboratoriet.

"Ved å bruke epimutasjoner fant de at fenotypene kan være gode, " sa Ecker. Fenotype er den fysiske manifestasjonen av et gen. "Det er potensial for å skape nytt mangfold, epigenetisk mangfold."

Forskningen er fortsatt foreløpig, sa Ecker. Tidsperioden for mange eksperimenter har ikke vært lenge nok til å observere stabiliteten av epigener. Studiet av epigenetikk har bare tatt tak i det siste tiåret, la han til, og skeptikere av vitenskapen eksisterer. Det har ennå ikke vist seg å være en nyttig tilnærming til planteavl, sa Ecker.

"Bunnlinjen er, vi forstår ikke helt mekanismene, " sa han.

Reprinted from Climatewire med tillatelse fra Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500

Jetting deres vei til en bedre forståelse av global oppvarming30 under 30: Utforsk Stringteori for å finne ut hvordan ting fungererThe Green Apple: Hvordan kan byer tilpasse seg klimaendringer?Høyteknologi i 1867Venter på dyr: Casting East African Wildlife "i en tilstand av å være"En kraft å regne medBefolkning og bærekraft: Kan vi unngå å begrense antall personer?Europas flomforsinkelser til Soar innen 2050