🧬 انقلابی در ژنوم نیشکر: چگونه یک نقشهٔ هوشمند، عملکرد این گیاه را ۴.۵ برابر کرد؟ ۱. قند، سوخت، و ی

🧬 انقلابی در ژنوم نیشکر: چگونه یک نقشهٔ هوشمند، عملکرد این گیاه را ۴.۵ برابر کرد؟ ۱. قند، سوخت، و یک معمای ژنتیکینیشکر فقط یک گیاه نیست؛ قلب تپندهٔ صنعت قند و اتانول جهان است (۸۰٪ شکر و ۴۰٪ اتانول دنیا را تأمین می‌کند). اما این گیاه یک راز بزرگ در آستین دارد: ژنومش دیوانه‌کننده است! در حالی که ژنوم انسان ۴۶ کروموزوم دارد، نیشکر مدرن چیزی بین ۱۰۰ تا ۱۳۰ کروموزوم دارد و ترکیبی عجیب از چندین گونهٔ وحشی و اهلی است. تا الان، دانشمندان برای مطالعهٔ ژنوم گیاهان از یک «نقشهٔ خطی» استفاده می‌کردند، اما برای نیشکر، این نقشه کاملاً بی‌کاربرد بود؛ چون تنوع عظیم ژنتیکی در آن گم می‌شد. ۲. ایدهٔ ناب: نقشه به جای خطمحققان تصمیم گرفتند چیز جدیدی بسازند: به‌جای یک خط مستقیم، یک «نقشهٔ مترو» طراحی کردند! در این نقشه، دیگر یک مسیر واحد وجود ندارد، بلکه صدها ایستگاه و مسیر موازی وجود دارد که هم‌زمان می‌تواند ۹ گونهٔ مختلف نیشکر را با هم نشان دهد. نتیجه؟ این نقشه‌ی گرافی توانست ۸۲٪ از کل تنوع ژنتیکی نیشکر را پوشش دهد، در حالی که نقشه‌های قدیمی فقط ۳۴٪ را می‌دیدند و بقیه را کورکورانه از دست می‌دادند. ۳. رازهای شگفت‌انگیزی که از دل نقشه بیرون آمدبا این نقشه، دانشمندان وارد فسیل‌های ژنتیکی شدند و دو کشف عجیب کردند:- خنجری در پشت مقاومت: آن‌ها متوجه شدند که در گونه‌های وحشی نیشکر، تعداد ژن‌های مقاومت به بیماری (ژن‌های NLR) بسیار بالاست. اما وقتی انسان‌ها برای شیرین‌تر کردن نیشکر، آن را اهلی کردند، این ژن‌های دفاعی یکی‌یکی حذف شدند. انگار که برای قند بیشتر، مقاومت گیاه قربانی شده است.- یک منطقهٔ فوق‌العاده حفاظت‌شده: آن‌ها بخشی از ژنوم را پیدا کردند که در طی میلیون‌ها سال و در همهٔ گونه‌ها دست‌نخورده باقی مانده؛ آن هم ژن‌های ترمیم‌کنندهٔ DNA هستند که حیات گیاه به آن‌ها وابسته است. ۴. بمب اصلی: خاموش کردن یک ژن، عملکرد را اژدر کرد!اینجا جذاب‌ترین بخش ماجراست. محققان روی ژنی به نام SaTB1 (که در ذرت و برنج باعث زیاد شدن پاجوش یا شاخه‌های فرعی می‌شود) تمرکز کردند. آن‌ها با استفاده از تکنولوژی CRISPR (قیچی ژنتیکی)، این ژن را در نیشکر خاموش کردند.نتیجه چه بود؟ خارق‌العاده!- تعداد ساقه‌های جانبی (پاجوش) که قبلاً کم بود، ناگهان ۴.۵ برابر شد!- زمان شروع رشد این پاجوش‌ها بیش از ۵۰٪ زودتر اتفاق افتاد.- در نهایت، وقتی گیاه به مزرعه عملکرد نیشکر تولیدی ۴.۵ برابر بیشتر از حالت عادی بود!یعنی با یک برش دقیق در دنا، می‌توانیم بدون اینکه کود یا سم اضافه کنیم، تولید را چندین برابر کنیم. ۵. یک ژن برای قند بیشتراما ماجرا به همین جا ختم نشد. آن‌ها روش جدیدی به نام «دوزاژGWAS» ابداع کردند تا ژن‌های مرتبط با مقدار قند را پیدا کنند. یک ژن کلیدی به نام SaIRX10 پیدا شد که حکم ترمز قند را دارد. یعنی هرچه این ژن فعال‌تر باشد، گیاه قند کمتری در ساقه ذخیره می‌کند. حالا محققان دقیقاً می‌دانند که برای شیرین‌تر کردن نیشکر، باید سراغ خاموش کردن همین ژن بروند!---حرف آخر: این برای ما یعنی چه؟این پژوهش اولین مقاله در تاریخ ۱۰۰ سالهٔ مجلهٔ Science دربارهٔ نیشکر است.قبلاً اصلاح‌نژاد نیشکر مثل جستجو در یک جنگل تاریک بود، اما حالا این نقشهٔ جدید، چراغ قوه‌ای قدرتمند در دست دانشمندان قرار داده است. این یعنی در آینده‌ای نزدیک، مزارع نیشکر می‌توانند شیرینی بیشتر، مقاومت بالاتر و عملکرد چندین برابری داشته باشند. این فقط یک کشف علمی نیست؛ یک انقلاب در امنیت غذایی و انرژی پاک است.@PlantPhysiol