Mısırın Nasıl Evcilleştirildiğini Anlamak için Genler Karşılaştırıldı

Bilim insanları, yaklaşık 10.000 yıl önce Meksika’ya özgü yabani bir ot olan teosinte’yi evcilleştirerek mısırın nasıl elde edildiğini anlamak için genleri karşılaştırdı.

Iowa Eyalet Üniversitesi bilim insanları, teosinte olarak bilinen yabani otsu bir bitkinin, dünya çapında yetiştirilen mısıra nasıl dönüştüğünü öğrenmek için, evcilleştirmenin bin yılı boyunca geçmişe nasıl bakılacağını öğreniyorlar.

Araştırma, bilim insanlarının mısırdaki genleri yabani atasıyla karşılaştırmasına olanak tanıyor ve bu da bitki yetiştiricilerinin yüzyıllar boyunca teosinte’den türetilmiş olabilecek avantajlı özellikleri tanımlamasına yardımcı olabilir.

Araştırmacılar bulgularını yakın zaman önce Frontiers in Plant Science akademik dergisinde yayımladılar ve ilk kez verimli transgenik teosinte bitkileri üretmek için en son teknikleri kullanan yeni bir biyoteknoloji aracını detaylandırdılar.

(İlgili: Mısırın Mezoamerika’daki İlk Kullanımı Belgeleniyor)

İnsanlar, yaklaşık 10.000 yıl önce Meksika’ya özgü yabani bir ot olan teosinte’yi evcilleştirmeye başladılar. Her teosinte bitkisi, modern mısırdan daha az besin içeren ve sert olan yalnızca bir düzine çekirdek verir. Böylece insanlar daha yüksek verim için tek tek teosinte bitkilerini seçtiler ve sonunda kendi benzersiz özelliklerine sahip yeni çeşitler geliştirdiler.

Ancak teosinte’den gelen orijinal genetik materyalin bir kısmı yol boyunca kayboldu. Tarım bilimi alanında yüksek lisans öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarı Jacob Zobrist, bu genetik materyalin tanımlanmasının bugün daha iyi mısır üretilmesine yardımcı olabileceğini veya en azından mısırın genetik çeşitliliğinden nasıl daha iyi yararlanılacağı konusunda bilim insanlarına ipuçları sunabileceğini söylüyor.

Zobrist, “Bu ata özellikleri hakkında ne bilmediğimizi bilmiyoruz. Modern mısır için yararlı olabilecek yabani atadaki özellikleri belirlemeyi umuyoruz. Bu özellikler, hastalık direnci ve stres direncinin yanı sıra besin içeriğini ve hatta büyüme ve çiçeklenme sürelerini iyileştirmeyi içerebilir.” diyor.

Yeni çalışma, bilim insanlarının olgun tohumlardan filizlenen fidelerin whorl segmentlerini kullanarak sağlam bir koruyucu doku (callus) indüksiyonu ve rejenerasyon protokolünü nasıl keşfettiğini detaylandırıyor. Bu, araştırmacıların farklılaşmamış ve henüz varyant hücrelere dönüşmemiş kök hücrelere benzeyen koruyucu doku (callus) üretebildikleri anlamına geliyor.

Bu farklılaşmamış koruyucu doku hücreleri, transgenik teknoloji yoluyla yeni DNA’nın eklenmesine uygun. Araştırmacılar, CRISPR gibi gen düzenleme teknolojisini kullanarak artık belirli teosinte genlerini hedefleyebilir ve onları kapatabilir, bu da onlara yabani bitkinin küresel bir temel ürüne nasıl evcilleştirildiğine dair yeni bir anlayış düzeyi verir.

Yeni biyoteknoloji aracı, anlayışı genişletiyor

Agronomide Küresel Biyoteknoloji Profesörü ve çalışmanın ilgili yazarı Kan Wang, bu uygulamanın, antik bitki yetiştiricilerinin hangi özellikleri seçtiğini görmek için zaman içinde geriye gitmek gibi bir şey olduğunu söylüyor. Wang’ın laboratuvarı 2010 yılında teosinte incelemeye başladı ve yeni yayının teosinte ve modern mısırın kökenlerini anlamada büyük bir adım olduğunu söylüyor.

Şu anda Ulusal Bilim Vakfı için dönüşümlü bir program direktörü olan Wang, “Bu, temel araştırmalarla veya tarımsal uygulamalı araştırmalarla ilgilenen birçok insan için birçok olasılık açacak.” diyor.

Wang, çalışmayı genel olarak başarılı kılmak için Zobrist’in katkılarına güvendi. Zobrist, Wang’ın laboratuvarına 2018 yılında, bitki bilimlerinde deneyimli öğrencilere yenilikçi veri destekli bilim ve mühendislik eğitimi sağlayan Ulusal Bilim Vakfı’nın Tahmine Dayalı Bitki Fenomic Bursu’nun desteğiyle katıldı. Zobrist’in araştırmaya katkısı, teosinte bitkilerini büyütmek için kullanılan kültür ortamını optimize ederek dönüşümü tekrarlanabilir kılmaktı. Zobrist, büyüme ortamında bitki hormonlarını içeren yeni bir doku kültürü rejimi buldu.

Wang, “Aracı geliştirdik ve onsuz teosinte’yi anlamak çok zor. Bunu yapan ana oyunculardan biri Jacob’dı. Kritik işler yaptı.” diyor.

Zobrist, “Araştırma ve genom düzenleme teknolojilerinin, tüm parçaları işlevsel ve tekrarlanabilir bir dönüşüm yönteminde bir araya getirmeme izin veren bir hızda ilerlediği bir zamanda yüksek lisans öğrencisi olduğum için şanslıyım.” diyor.

Iowa State University. 3 Şubat 2022.

Makale: Zobrist, J. D., Martin-Ortigosa, S., Lee, K., Azanu, M. K., Ji, Q., & Wang, K. (2021). Transformation of Teosinte (Zea mays ssp. parviglumis) via Biolistic Bombardment of Seedling-Derived Callus Tissues. Frontiers in plant science, 12, 773419-773419.