تنوع اپی ژنومیک پنهان به گیاهان امکان سازگاری داده است

[ایده پرداز]

این گراف کلکسیونی از آرابیدوپسیس تالیانا را در پیرامون جهان نشان می دهد که به محیط محلی سازگار شده اند. از این کلکسیون گیاهان برای درک الگوهای تنوع اپی ژنومیک جمعیتی در درون گونه ها استفاده شده است


لایه پنهان ژنوم آشکار ساخت که چگونه گیاهان ممکن است توانسته باشند به محیط هایی در سرتاسر جهان سازگار شونددانشمندان در موسسه سالک مطالعات بیولوژیکی الگوهایی از تنوع اپی ژنومیک را شناسایی کرده اند که نه تنها به گیاهان این امکان را می دهد تا به محیط های مختلف سازگار شوند بلکه می توانند برای تولید گیاه زراعی و مطالعه بیماری بشری سودآور باشد.
ششم مارچ در نیچر (Nature) یافته هایی منتشر شده است که نشان می دهد علاوه بر تنوع ژنتیکی یافت شده در گیاهان در سرتاسر جهان درتشکیل اپی ژنومیک، در محیط هایی متنوعی هم یافت می شوند. اپی ژنومیک مطالعه الگوی ساخته شده شیمیایی است که به عنوان لایه تنظیم کننده ای در بالای توالی DNA عمل می کند. بسته به اینکه آنها کجا رشد می یابند تفاوت های اپی ژنومیک گیاهان ممکن است به آنها امکان دهند تا به طور سریع به محیط سازش یابند.تغییرات اپی ژنومیک بیان ژنی را تغییر می دهد بدون اینکه کلمات الفبایی دی ان ا را اصلاح کند (A-T-C-G) سلول هایی را با ابزاری اضافی استفاده می کنند تا اینکه چگونه ژن ها دستگاه سلولی را کنترل می کنند. این تغییرات نه تنها در گیاهان بلکه در انسان نیز رخ می دهد.جوزف ایکر استاد آزمایشگاه بیولوژی گیاهی و صاحب کرسی بین المللی سالک در ژنتیک می گوید ما به گیاهان گردآوری شده از پیرامون جهان نگاهی انداختیم و پی بردیم که اپی ژنوم آنها به طور شگفت انگیزی متفاوت هستند. تنوع اضافی ممکن است روشی را برای گیاهان ایجاد کنند تا به طور سریع به محیط های متنوع سازگار شوند بدون اینکه تغییری ژنتیکی در دی ان ا رخ دهد که نیاز به زمان بسیار طولانی دارد.ایکر از موسسه پزشکی هاوارد هاگز و محقق بنیاد گوردون و بتی مور می گوید که درک تغییرات اپی ژنومیک در گیاهان توسط دانشمندان ممکن است ممکن است این امکان در اختیار دانشمندان قرار گیرند تا آنها را برای اهداف مختلفی دستورزی کنند که شامل سوخت زیستی و ایجاد گیاهان زراعی است که می توانند به وقایع تنش زایی مانند خشکی مقاومت کنند. دانش تغییرات اپی ژنومیک در گیاهان زراعی می تواند به تولیدکنندگان بگوید که با چه چیزی تلاقی یابند و می تواند اثر بزرگی بر گیاهان شناسایی شده بگذارد که می توانند در شرایط معین دوام یابند و به عوامل تنش زای محیطی سازگار شوند .از روش متیل سی سک (MethylC-Seq) برای نقشه برداری اپی ژنومیک تغییرات ایجاد شده توسط محققان استفاده شد تا الگوهای متیلاسیون جمعیت Arabidopsis thaliana (علف هرز خردل کم توقعی است که در زیست شناسی گیاهی چون موش آزمایشگاهی در زیست شناسی حیوان است) استفاده شود. گیاهان از اقلیم های مختلفی در نیمکره شمالی از اروپا تا آسیا و از سوئد تا جزایر کیپ ورده بودند. تیم ایکر ژنوم ها و متیلوم A.thaliana را بررسی کردند که به ترتیب ترکیبی از کدهای کامل ژنتیکی و اپی ژنومیک است که نخستین گام به سوی درک اثر تغییرات اپی ژنتیک بر روی خصوصیات فیزیکی گیاهان و توانایی آنها به سازگاری محیطی است.ما انتظار تنوعی در الگوهای متیلاسیون در میان گروههایی گیاهان در سرتاسر جهان را داشتیم. این سخنی است که رابرت اسچمیتز نویسنده مشترک مقاله و محقق فوق دکترا در آزمایشگاه ایکر می گوید. میزان به هر حال بسیار فراتر از آنچه که ما پیش بینی کرده بودیم بود.با آنالیز کردن این الگوها، تیم ایکر توانست تا اثرات آنها را بر فعالیت ژن ها در ژنوم گیاهی طرح کند. دانشمندان می دانند که متیلاسیون می تواند ژن ها را غیرفعال کند اما در مقابل جهش دی ان ا، الگوهای متیلاسیون برگشت پذیر هستند و به گیاهان این توانایی را می دهند تا به طور موقتی ژن هایی را فعال سازی کنند. شناسایی ژن هایی که اپی ژنتیک را تنظیم می کنند به طور عمده کاندیدهای بالقوه مهمی را برای سازگاری محیطی مشخص می کند.متیو اسپلاتز نویسنده مشترک در این مطالعه و دانشجوی فارغ التحصیل شده از آزمایشگاه ایکر می گوید خاموش کردن متیلاسیون همچنین در انسان رخ دهد و این بدین معنی است که می توان از آن برای درمان سرطان هم استفاده کرد برای مثال نشانی از خاموش کردن ژن های سرکوب کننده تومور در اختیار می دهند. اگر این ژن ها توسط اپی ژنوم خاموش می شوند پس می توانند به طور بالقوه دوباره با حذف متیلاسیون روشن شوند. اینکه چگونه درک انواع مختلف متیلاسیون در حیات وحش می تواند به مهندسی بهتر کمک کند مفید خواهد بود.برنامه مطالعاتی بعدی تیم ایکر این است که چگونه تنوع متیلاسیون بر صفات گیاهی اثر می گذارند. آنها تغییرات اپی ژنومیک القا شده توسط تنش را بررسی می کنند و می خواهند سرنخ هایی را بیابند که برای اصلاح گیاهان مهم است.