Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Lingkungan

Gulma jantan mungkin memegang kunci kematian mereka sendiri – ScienceDaily


Para ilmuwan semakin dekat untuk menemukan gen jantan pada waterhemp dan Palmer amaranth, dua dari gulma pertanian yang paling menyusahkan di AS.

Menemukan gen dapat mengaktifkan metode “kontrol genetik” baru untuk gulma, yang, di banyak tempat, tidak lagi merespons herbisida.

“Jika kita tahu gen mana yang mengontrol kejantanan dan kita bisa membuat gen tersebut berkembang biak dalam populasi, setiap tanaman di lapangan akan menjadi jantan setelah beberapa generasi, dan secara teoritis, populasi akan hancur,” kata Pat Tranel, profesor dan kepala asosiasi di Departemen Ilmu Tanaman di University of Illinois dan penulis utama studi di Ahli Fitologi Baru.

Tranel dan rekan-rekannya sebelumnya telah mengidentifikasi penanda molekuler yang terkait dengan wilayah genom pria. Setelah mengurutkan genom jantan untuk kedua spesies, para peneliti dapat menggunakan penanda tersebut untuk membidik pada wilayah spesifik jantan. Sekarang, mereka berada dalam 120 hingga 150 gen untuk menemukan targetnya.

“Kami yakin sebagian besar dari 120 atau lebih gen itu mungkin tidak melakukan apa-apa. Ini hanya hal-hal yang terakumulasi di wilayah genom itu,” kata Tranel. “Jika saya harus menebak, saya akan mengatakan mungkin 10 dari mereka benar-benar melakukan sesuatu yang relevan.”

Mempersempit gen yang terkait dengan jenis kelamin pada gulma ini dapat memiliki nilai praktis untuk dikendalikan, tetapi penelitian ini juga menyoroti fenomena dioecy – organ seksual pria dan wanita pada individu yang terpisah – secara lebih umum. Sebagian besar hewan dioecious, tetapi jarang ditemukan pada tumbuhan. Lebih dari 90% tumbuhan berbunga memiliki kedua organ seksual pada individu yang sama, dan seringkali dalam bunga yang sama.

Namun, Waterhemp dan Palmer amaranth bersifat dioecious.

Dioecy berarti tanaman tidak mungkin melakukan penyerbukan sendiri; sebaliknya, gamet betina harus dibuahi oleh serbuk sari jantan dari tanaman lain. Itu hal yang baik untuk memastikan keragaman genetik dalam suatu populasi. Dan sepertinya inilah yang membuat waterhemp dan Palmer amaranth begitu berhasil menghindari efek merugikan dari beberapa herbisida.

“Sampai saat ini, waterhemp dan palmer amaranth telah mengembangkan resistensi terhadap herbisida yang mencakup tujuh dan delapan mode aksi, masing-masing. Reproduksi dioecious menghasilkan semua sifat resistensi yang dicampur dan dicocokkan dalam individu. Pencampuran ini memungkinkan populasi kedua spesies untuk menggabungkan beberapa herbisida resistensi, meninggalkan produsen dengan sedikit pilihan herbisida yang efektif, “kata Tranel.

Memahami fenomena langka dioecy pada tumbuhan dapat membantu para ilmuwan mengumpulkan bagaimana sifat-sifat diwarisi dari masing-masing induk, dan untuk memahami bagaimana fenomena tersebut berkembang.

Tidak seperti pada hewan, di mana dioecy dianggap berevolusi hanya sekali, para ilmuwan percaya dioecy pada tumbuhan telah berevolusi berkali-kali. Dan, menurut studi Tranel, tampaknya telah berevolusi secara independen pada waterhemp dan palmer amaranth, dua spesies yang sangat dekat hubungannya.

“Saya belum siap untuk mengatakan kita benar-benar tahu mereka berevolusi secara terpisah, tetapi semua informasi yang kami temukan mendukung gagasan itu. Hanya dua dari 120-150 gen yang serupa satu sama lain di kedua spesies,” kata Tranel.

Salah satu gen bersama itu, Florigen, membantu tanaman merespons panjang hari dengan memulai pembungaan. Tranel belum tahu apakah itu menentukan jenis kelamin bunga, tapi dia penasaran bahwa bunga itu muncul di wilayah Y khusus jantan untuk kedua spesies.

“Kami tidak tahu pasti, tapi mungkin itu terkait dengan jantan berbunga lebih awal daripada betina. Itu bisa menguntungkan bagi jantan karena mereka akan menumpahkan serbuk sari ketika betina pertama menjadi reseptif. Jadi jika, pada kenyataannya, Palmer dan waterhemp benar-benar berevolusi dioecy secara terpisah, tetapi keduanya memperoleh gen Florigen ini untuk keuntungan kebugaran, itu akan menjadi contoh keren dari evolusi paralel. “

Tranel berharap untuk mempersempit wilayah Y spesifik jantan di kedua spesies lebih jauh untuk mengisolasi gen yang menentukan kejantanan. Tidak ada jaminan solusi pengendalian genetik akan dikembangkan setelah gen-gen itu diidentifikasi – Tranel kemungkinan besar perlu menarik mitra industri untuk itu – tetapi memiliki alat semacam itu tidak lama lagi.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP