URBANA, Ill. - D'Wëssenschaftler kommen méi no fir d'Genen fir Männlechkeet am Waasserhemp a Palmer Amaranth ze fannen, zwee vun de schwieregste landwirtschaftlechen Onkraut an den USA
D'Gen ze fannen, kéinten nei "genetesch Kontroll"-Methoden fir d'Onkraut erlaben, déi op ville Plazen net méi op Herbiziden reagéieren.
"Wa mir woussten, wéi eng Genen d'Männlechkeet kontrolléieren a mir kënnen dës Genen an der Bevëlkerung proliferéieren, all Planz am Feld wier e männlechen no e puer Generatiounen, an theoretesch wier d'Bevëlkerung Crash", seet de Pat Tranel, Professer a Chef. an Departement vun Crop Sciences op der Universitéit Illinois a Lead Autor op enger Etude an Neie Phytolog.
Den Tranel a seng Kollegen hu virdru molekulare Marker identifizéiert, déi mat der männlecher genomescher Regioun verbonne sinn. Nach Sequenzéierung vun männlechen Onkrautgenomen fir béid Arten konnten d'Fuerscher dës Markéierer benotze fir déi männlech spezifesch Regioun ze nulléieren. Elo si se bannent 120 bis 150 Genen fir hiert Zil ze fannen.
"Mir sinn zouversiichtlech datt déi meescht vun deenen 120 oder sou Genen wahrscheinlech näischt maachen. Et ass just Saachen déi an där Regioun vum Genom accumuléiert sinn ", seet den Tranel. "Wann ech muss roden, géif ech soen datt vläicht 10 vun hinnen tatsächlech eppes relevant maachen."
D'Verengung vun den Genen am Zesummenhang mam Geschlecht an dësen Onkraut kéint praktesche Wäert fir d'Kontroll hunn, awer d'Etude beliicht och d'Phänomen vun der Diöze - männlech a weiblech sexuell Organer op getrennten Individuen - méi allgemeng. Déi grouss Majoritéit vun Déieren sinn dioecious, awer et ass selten a Planzen. Méi wéi 90% vun de Blummenplanzen hu béid Geschlechtsorganer op deemselwechten Individuum, an dacks an der selwechter Blummen.
Waasserhemp a Palmer Amaranth sinn awer dioecious.
Dioecy heescht datt et onméiglech ass fir eng Planz selwer ze pollinéieren; amplaz, weiblech gametes muss vun männlech Pollen aus enger anerer Planz befrucht ginn. Dat ass eng gutt Saach fir d'genetesch Diversitéit an enger Populatioun ze garantéieren. An et ass méiglecherweis wat Waasserhemp a Palmer Amaranth sou erfollegräich gemaach huet fir déi schiedlech Effekter vu multiple Herbiziden z'evitéieren.
"Bis haut hunn Waasserhemp a Palmer Amaranth d'Resistenz géint Herbiziden entwéckelt, déi siwe respektiv aacht Handlungsmodi spannen. Dioecious Reproduktioun resultéiert datt all dës Resistenzeigenschaften an Individuen gemëscht a passen. Dës Mëschung huet d'Populatioune vu béiden Arten erlaabt verschidde Herbizidresistenz ze kombinéieren, wat d'Produzente mat wéineg effektiv Herbizidwahlen hannerloosst, "seet den Tranel.
De rare Phänomen vun der Diöcy an de Planzen ze verstoen kann d'Wëssenschaftler hëllefen zesummenzestellen wéi d'Eegeschafte vun all Elterendeel ierflech sinn, a fir ze verstoen wéi de Phänomen evoluéiert.
Am Géigesaz zu Déieren, an deenen d'Diözee geduecht ass just eemol evoluéiert ze hunn, gleewen d'Wëssenschaftler datt d'Diözee bei Planzen e puer Mol evoluéiert huet. An, laut dem Tranel senger Etude, schéngt et onofhängeg a Waasserhemp a Palmer Amaranth evoluéiert ze hunn, zwou ganz enk verbonne Arten.
"Ech sinn net prett ze soen datt mir absolut wëssen datt se separat evoluéiert hunn, awer all Informatioun déi mir fonnt hunn ënnerstëtzt dës Iddi. Nëmmen zwee vun den 120-150 Genen waren ähnlech mateneen iwwer déi zwou Arten, "seet den Tranel.
Ee vun deene gemeinsame Genen, Florigen, hëlleft Planzen op d'Dageslängt ze reagéieren andeems se Blummen initiéieren. Den Tranel weess nach net ob et d'Geschlecht vu Blummen bestëmmt, awer hien ass begeeschtert datt et an der männlecher spezifescher Y Regioun fir béid Arten opgetaucht ass.
"Mir wëssen net sécher, awer vläicht ass et mat Männercher involvéiert déi méi fréi bléie wéi Weibercher. Dat kéint fir Männercher avantagéis sinn, well se dann Pollen ausléisen, wann déi éischt Weibercher empfänglech ginn. Also wann, tatsächlech, Palmer a Waasserhemp wierklech d'Diözee getrennt evoluéiert hunn, awer béid dëst Florigen Gen fir e Fitnessvirdeel erfaasst hunn, wier dat e coolt Beispill vun der paralleler Evolutioun.
Den Tranel hofft déi männlech spezifesch Y Regioun a béid Arten nach méi ze schmuel fir d'Genen ze isoléieren déi d'Männlechkeet bestëmmen. Et gëtt keng Garantie datt eng genetesch Kontrollléisung entwéckelt gëtt wann dës Genen identifizéiert ginn - Tranel wäert méiglecherweis Industriepartner dofir brauchen - awer sou en Tool ze hunn ass net sou wäit ewech wéi et eemol war.
Den Artikel, "Männlech-spezifesch Y-chromosomal Regiounen am Waasserhemp (Amaranthus tuberculatus) an Palmer Amaranth (Amaranthus palmeri)", ass publizéiert an Neie Phytolog [DOI: 10.1111/nph.17108]. Auteuren enthalen Jacob Montgomery, Darci Giacomini, a Pat Tranel vun der University of Illinois, an Detlef Weigel vum Max Planck Institut fir Entwécklungsbiologie. De Projet gouf ënnerstëtzt vun der USDA National Institut fir Liewensmëttel a Landwirtschaft an der Max Planck Society.
Den Departement vun Crop Sciences ass am College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences op der Illinois Onkraut Wëssenschaft.