การควบคุมยีนสีน้ำเงินช่วยให้พืชตอบสนองต่อแสงอย่างเหมาะสม

นักวิจัยจาก RIKEN Center for Sustainable Resource Science (CSRS) ได้ค้นพบกระบวนการที่การแสดงออกของยีนในพืชถูกควบคุมโดยแสง ผลการศึกษาที่ ตีพิมพ์ในProceedings of the National Academy of Sciences USAพบว่าแสงสีน้ำเงินทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการแสดงส่วนของยีนในที่สุด เมื่อต้นกล้าใหม่โผล่ออกมาจากพื้นดินและสัมผัสกับแสงแดด โดยเฉพาะแสงสีน้ำเงิน มันจะผ่านการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาหลายอย่าง 

ซึ่งจะทำให้มันเติบโตและดำเนินการสังเคราะห์แสงได้ 

การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นไปได้เนื่องจากแสงสีน้ำเงินกระตุ้นการแสดงออกของยีนบางตัวที่ปกติแล้วจะเงียบในความมืด ทีม CSRS ได้ดัดแปลงเทคนิคทางชีววิทยาระดับโมเลกุลใหม่สองแบบเพื่อใช้กับพืชเพื่อเปิดเผยว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

การแสดงออกของยีนเป็นกระบวนการที่มีหลายขั้นตอน หลังจากที่ DNA ของยีนถูกแปลงเป็น RNA แล้ว RNA จะถูกอ่านจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง พื้นที่ที่อ่านก่อนเป็น ‘ต้นน้ำ’ ของพื้นที่ที่จะอ่านในภายหลัง หากพบรหัส ‘เริ่มต้น’ บริเวณของอาร์เอ็นเอนั้นจะถูกแปลเป็นโปรตีน เคล็ดลับคือยีนตัวเดียวสามารถมีรหัสเริ่มต้นได้มากกว่าหนึ่งรหัส โดยแต่ละรหัสจะกระตุ้นการแปลส่วนต่างๆ ของอาร์เอ็นเอ ทีมงานที่ CSRS นำโดย Minami Matsui ร่วมกับ Shintaro Iwasaki ที่ห้องปฏิบัติการ RIKEN RNA Systems Biochemistry พบว่าสำหรับยีนบางตัว การสัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงของแสงสีน้ำเงินซึ่งใช้รหัสเริ่มต้น เพื่อให้แน่ใจว่าลำดับหลักจะถูกแปลเป็นโปรตีนที่สามารถ ใช้โดยโรงงานในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับแสง

“เราพบว่าไซต์เริ่มต้นการถอดรหัส mRNA จำนวนมากในพืชมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อมีแสงสีน้ำเงิน” มัตสึอิอธิบาย “โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาเปลี่ยนจากไซต์ต้นน้ำเป็นไซต์ปลายน้ำ” ทีมงานค้นพบว่าเมื่อใช้รหัสต้นทางต้นน้ำ มันจะยับยั้งการใช้รหัสเริ่มต้นที่ปลายน้ำ และอาจนำไปสู่การเสื่อมสภาพของอาร์เอ็นเอ “หากไม่มีแสง mRNA เหล่านี้จะถึงวาระและการสังเคราะห์โปรตีนที่ไม่จำเป็นที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงหรือโฟโตมอร์โฟเจเนซิสจะถูกปิดกั้น”

การเปลี่ยนรหัสเริ่มต้นหมายความว่าเมื่อต้นกล้าพบแสงเป็นครั้งแรก RNA จะยังคงเสถียรและกระบวนการที่ขึ้นกับแสงสามารถดำเนินการสังเคราะห์โปรตีนได้อย่างเหมาะสม

แม้ว่างานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบว่าการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับแสงเกิดขึ้นในพืชอย่างไร มัตสึอิเชื่อว่ากระบวนการควบคุมที่เป็นพื้นฐานซึ่งเลือกรหัสเริ่มต้นตามปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอาจแพร่หลายและมีความสำคัญสำหรับการวิจัยในสัตว์เช่นกัน

ในแง่ของพืช การรู้กระบวนการนี้อาจเป็นประโยชน์ในหลายๆ ด้าน “เราสามารถคิดค้นวิธีควบคุมการแสดงออกของโปรตีนอย่างเข้มงวดที่สามารถทำลายพืชได้เมื่อแสดงออกภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยาที่ไม่เหมาะสม” Matsui กล่าว “ในระยะยาว เราจะสามารถควบคุมการผลิตโปรตีนและสารเคมีที่มีประโยชน์ในพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นผ่านวิถีทางสังเคราะห์”

เปิดตัวโครงการวิจัยสหภาพยุโรป 4 ปี Bresov – โครงการสหสาขาวิชาชีพมีเป้าหมายเพื่อเชื่อมโยงนักวิจัย ผู้ผลิตผัก และผู้บริโภค

โครงการ BRESOV ในยุโรปที่เพิ่งเริ่มต้นขึ้น (“Breeding for Resilient, Efficient and Sustainable Vegetable Production”) ได้กำหนดขึ้นเพื่อปรับปรุงความสามารถในการแข่งขันของพืชผักที่สำคัญสามชนิด (บรอกโคลี ถั่วลันเตา และมะเขือเทศ) ในสภาพแวดล้อมแบบออร์แกนิกและยั่งยืน ด้วยการมีส่วนร่วมอย่างเข้มแข็งของผู้มีส่วนได้ส่วนเสียจากภาคการเพาะพันธุ์และการทำฟาร์ม โครงการนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างท่อสำหรับการปรับปรุงพืชผลที่จะเร่งการผลิตเมล็ดพันธุ์อินทรีย์คุณภาพสูงสำหรับพ่อพันธุ์แม่พันธุ์และเกษตรกรทั่วโลก

ด้วยสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงไปและจำนวนประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งคาดว่าจะสูงถึง 9 พันล้านคนภายในปี 2050 มนุษยชาติต้องเผชิญกับความท้าทายที่ร้ายแรงในการเพิ่มการผลิตอาหารอย่างน้อย 70%* วิสัยทัศน์ของ BRESOV คือการจัดการกับความท้าทายนี้โดยการสำรวจความหลากหลายทางพันธุกรรมของพืชผักที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจมากที่สุดสามชนิดซึ่งเป็นของตระกูลพฤกษศาสตร์ที่สำคัญมาก(Brassicaceae, Fabaceae, Solanaceae) เป้าหมายโดยรวมของสมาคมคือการเพิ่มความทนทานของพืชต่อความเครียดจากสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิต และปรับพันธุ์ให้เข้ากับข้อกำหนดเฉพาะของกระบวนการผลิตแบบอินทรีย์และผลผลิตต่ำ

Credit : portlandbuddhisthub.org jeffandsabrinawilliams.com cjsproperties.net nwawriters.org vawa4all.org liquidbubbleduplication.com northbysouththeatrela.org llanarthstud.com sanderscountyarts.org cincymotorsports.org