Watafiti wamefichua kwa mara ya kwanza jinsi jeni muhimu katika mimea inavyowaruhusu kutumia nishati yao kwa ufanisi zaidi, na kuwawezesha kukua mizizi zaidi na kukamata maji zaidi na virutubisho.
Timu ya kimataifa ya wanasayansi wa mimea inayoongozwa na Chuo Kikuu cha Penn State na kwa ushirikiano na Chuo Kikuu cha Nottingham wamegundua jeni hii mpya ya udhibiti (inayoitwa bHLH121) ambayo huwezesha mizizi ya mahindi kupata maji na virutubisho zaidi. Matokeo yamechapishwa katika Kesi ya Chuo cha Taifa cha Sayansi.
Jeni hudhibiti uundaji wa nafasi za hewa kati ya tishu za mizizi hai (inayoitwa aerenchyma ya gamba la mizizi). Kubadilisha asilimia kubwa ya seli za mizizi na nafasi za hewa huokoa mmea nishati nyingi ambayo inahitajika kulisha seli hizi zote za mizizi. Hii inafanya mizizi kuwa na ufanisi zaidi wa kimetaboliki, na kuiwezesha kutumia rasilimali iliyohifadhiwa kujenga mizizi zaidi na kuchunguza udongo kwa ufanisi zaidi na kukamata maji zaidi na virutubisho.
Ugunduzi huu unaweza kusababisha kuzaliana kwa mazao ambayo yanaweza kustahimili ukame na hali ya udongo yenye nitrojeni kidogo na hatimaye kupunguza uhaba wa chakula duniani, watafiti wanapendekeza.
"Kutambua jeni hili na jinsi linavyofanya kazi kutatuwezesha kuunda mazao yenye uwezo wa kustahimili maji na hali ya mkazo wa virutubisho kutokana na mabadiliko ya tabia nchi,” anasema Rahul Bhosale, Profesa Msaidizi katika Genomics inayofanya kazi ya Mazao kutoka Shule ya Sayansi ya Baiolojia na Wenzake wa Ugunduzi wa BBSRC.
Timu ya utafiti ilitumia zana zenye nguvu za kupiga picha zilizotengenezwa katika utafiti wa awali katika Jimbo la Penn ambazo zilipima kwa haraka seli katika maelfu ya mizizi. An mbinu ya kufikiria iitwayo Laser Ablation Tomography ilikuwa muhimu kwa mbinu hii. Mbinu hii ya hali ya juu pia sasa inapatikana katika Chuo Kikuu cha Nottingham.
Hannah Schneider, Profesa Msaidizi wa Fiziolojia ya Mazao katika Chuo Kikuu cha Wageningen & Utafiti, Uholanzi alisema, "Tulifanya majaribio ya shamba yaliyoingia katika utafiti huu kuanzia 2010, tukikuza zaidi ya mistari 500 ya mahindi katika maeneo ya Pennsylvania, Arizona, Wisconsin na Kusini. Afrika,” alisema. “Nilifanya kazi katika maeneo hayo yote. Tuliona ushahidi wa kusadikisha kwamba tulikuwa tumepata jeni inayohusishwa na aerenkima ya gamba la mizizi.
Utafiti huu ulifunua kuwa mistari ya mahindi isiyobadilika isiyo na jeni ya bHLH121 ilionyesha kupunguzwa kwa nafasi ya hewa ya mizizi. Kinyume chake, bHLH121 ya kujieleza kupita kiasi ilisababisha uundaji zaidi wa nafasi ya hewa.
Tabia ya mistari hii chini ya upatikanaji wa maji na nitrojeni katika maeneo mengi ilifunua kuwa jeni la bHLH121 linahitajika kwa mizizi uundaji wa nafasi ya hewa na hutoa zana mpya kwa wafugaji wa mimea kuchagua aina zilizoboreshwa za uchunguzi wa udongo, na hivyo kutoa mavuno, chini ya hali duni.
"Matokeo haya ni matokeo ya watu wengi katika Jimbo la Penn na zaidi ya kushirikiana nasi, wakifanya kazi kwa miaka mingi," alisema. "Tuligundua kazi ya sifa ya aerenkaima na kisha jeni inayohusishwa nayo, Na, ilikuja kwa sababu ya teknolojia ambazo zimebuniwa hapa katika Jimbo la Penn, kama vile Shovelomics - kuchimba mizizi katika uwanja huo - Laser Ablation Tomography na Anatomics. Bomba. Tunawaweka wote pamoja katika kazi hii,” asema Profesa Jonathan Lynch, kiongozi wa utafiti katika Jimbo la Penn.
Matokeo ni muhimu, Lynch aliendelea, kwa sababu kutafuta jeni nyuma ya sifa muhimu ambayo itasaidia mimea kuwa na ustahimilivu bora wa ukame na ukamataji bora wa nitrojeni na fosforasi hujitokeza sana katika kukabiliana na mabadiliko ya hali ya hewa.
"Hizo ni sifa muhimu sana - hapa Marekani na duniani kote," alisema. "Ukame ni hatari kubwa kwa wakulima wa mahindi na unazidi kuwa mbaya kutokana na mabadiliko ya hali ya hewa, na nitrojeni ndiyo gharama kubwa zaidi ya kukuza mahindi, kutoka kwa mtazamo wa kifedha na mazingira. Ufugaji nafaka mistari yenye ufanisi zaidi katika kutafuta virutubishi itakuwa maendeleo makubwa.”