과학자들은 식물 육종 과정을 가속화하기 위해 유전자 돌연변이를 이용합니다.

아이오와주립대학교 연구원들은 순수 유전 계통의 개발 가속화와 관련된 오랜 과제를 해결했을 수 있습니다.

"doubled haploid"(DH) 유전학의 사용은 현대 옥수수 육종을 뒷받침하는 기본 기술 중 하나가 되었습니다. 그러나 DH 기술에는 장점뿐만 아니라 문제점도 있습니다. 첫째, 단 하나의 모체 게놈만을 보유하는 "반수체" 식물의 생성이 필요합니다. 반수체 식물의 단일 게놈은 다음을 통해 두 배가 됩니다. 화학 공정 유 전적으로 순수한 근친 교배 계통의 개발을 가속화합니다.

DH 기술의 주요 병목 현상 중 하나는 반수체 수꽃이 일반적으로 불임이라는 것입니다. 이 문제는 게놈 배가를 촉진하고 수꽃에 번식력을 되돌려주는 독성 화학 물질인 콜히친에 묘목을 노출시켜야 합니다. 이 프로세스는 노동력과 비용 집약적입니다.

최근에 발표된 연구 자연 식물 콜히친을 사용하지 않고 반수체에서 남성 생식력을 회복시키는 과학자들이 발견한 돌연변이 소식을 공유합니다. 이 작업은 농업 경제학 연구 과학자인 Siddique I. Aboobucker가 농업 경제학 프레이 의장이자 Raymond F. Baker 식물 육종 센터 소장인 Thomas Lübberstedt와 전 농업 경제학 대학원생인 Liming Zhou와 함께 수행했습니다.

그들은 감수 분열로 알려진 식물 생식 단계 동안 스핀들 메커니즘의 위치를 ​​수정하는 돌연변이를 이용하면 반수체 식물의 웅성 번식력을 회복할 수 있음을 입증했습니다.

스핀들 메커니즘은 세포 분열을 궤도에 유지하는 데 도움이 됩니다. 정상 감수분열 동안 두 세트의 염색체를 포함하는 일반 "이배체" 식물에서 방추는 수직 쌍으로 배열되어 쉽게 정렬됩니다. 반수체 식물에서 염색체는 세포 분열 중에 고르지 않게 분포되어 다음 번식 단계에서 높은 비율의 불임으로 이어집니다.

이 문제를 해결하기 위해 Aboobucker는 팀이 조사할 가치가 있다고 동의한 영감을 얻었습니다. 그들은 감수분열 동안 스핀들을 수직 위치 대신 평행으로 변경하는 병렬 스핀들 돌연변이 또는 "ps 돌연변이"로 알려진 일련의 유전적 식물 이상이 반수체에서 웅성 생식력을 향상시킬 수 있다는 가설을 세웠습니다. 그들은 옥수수와 다른 여러 작물 종에서 작업하기 위한 전구체로 종종 사용되는 모델 연구 식물인 Arabidopsis thaliana에 대한 아이디어를 테스트했습니다.

그것은 효과가 있었습니다. 반수체 돌연변이 식물이 자랐고 대부분이 비옥했습니다. 그 결과는 반수체 수컷의 감수분열의 결정적 단계 동안 방추 섬유의 불평등한 정렬이 돌연변이체의 경향을 이용함으로써 극복될 수 있다는 그들의 생각을 뒷받침합니다. 축 형성.

Lübberstedt는 "반수체 식물의 웅성 생식력 문제를 극복하기 위해 이 돌연변이를 사용하는 것은 DH 계통을 얻기 위한 인공(화학적) 게놈 배가 방법에 대해 현재 시행되고 있는 자원 집약적인 프로토콜을 극복할 수 있는 큰 가능성이 있습니다."라고 말했습니다.

그는 남성 반수체 불임이라는 이 오랜 퍼즐에 대한 해결책을 찾기 위해 프로젝트를 이끈 Aboobucker에게 대부분의 공을 돌립니다.

Aboobucker는 "이것이 큰 문제라는 것을 깨닫기 시작했습니다."라고 말했습니다. “지난달 우리 기사가 실린 이후 전 세계 동료들의 반응은 다소 압도적이었습니다.”

Lübberstedt와 Aboobucker는 그들이 확인한 유익한 돌연변이가 약간의 수정을 통해 옥수수와 다른 작물에 적용될 수 있다고 믿습니다. 이 잠재력을 탐구하는 것은 그들의 지평에 있는 다음 프로젝트 중 하나입니다.