URBANA, Ill. - Os científicos están cada vez máis preto de atopar os xenes da masculinidade no cánabo acuático e o amaranto Palmer, dúas das herbas agrícolas máis problemáticas dos Estados Unidos.
Atopar os xenes podería permitir novos métodos de "control xenético" para as herbas daniñas que, en moitos lugares, xa non responden aos herbicidas.
"Se soubésemos que xenes controlan a masculinidade e poderiamos facer que estes xenes proliferen dentro da poboación, cada planta do campo sería un macho despois dunhas poucas xeracións e, teoricamente, a poboación estrelaríase", di Pat Tranel, profesor e xefe asociado no Departamento de Ciencias do Cultivo no Universidade de Illinois e autor principal dun estudo en Novo Fitólogo.
Tranel e os seus colegas xa identificaran marcadores moleculares asociados á rexión xenómica masculina. Despois secuenciando xenomas de maleza masculina para ambas as especies, os investigadores puideron empregar eses marcadores a cero na rexión específica masculina. Agora están entre 120 e 150 xenes de atopar o seu obxectivo.
"Estamos seguros de que a maioría destes 120 xenes probablemente non están a facer nada. Son só cousas que se acumulan nesa rexión do xenoma ", di Tranel. "Se tivese que adiviñar, diría que quizais 10 deles están a facer algo relevante".
Limitar os xenes relacionados co xénero nestas herbas daniñas podería ter un valor práctico para o control, pero o estudo tamén achega luz sobre o fenómeno da dioecía (órganos sexuais masculinos e femininos en individuos separados) máis xeralmente. A gran maioría dos animais son dioicos, pero é raro nas plantas. Máis do 90% das plantas con flores teñen os dous órganos sexuais no mesmo individuo e, a miúdo, dentro da mesma flor.
Non obstante, o cánabo acuático e o amaranto Palmer son dioicos.
Dioecy significa que é imposible que unha planta autopolinice; en cambio, os gametos femininos deben ser fecundados polo pole masculino doutra planta. Iso é bo para garantir a diversidade xenética nunha poboación. E é probable que o que fixo que o cánabo acuático e o amaranto Palmer tivesen tanto éxito en eludir os efectos prexudiciais de múltiples herbicidas.
“Ata a data, o cánabo acuático e o amaranto Palmer evolucionaron na resistencia aos herbicidas que abarcan sete e oito modos de acción, respectivamente. A reprodución dioica resulta que todos estes trazos de resistencia se mesturan e combinan entre os individuos. Esta mestura permitiu ás poboacións de ambas especies combinar múltiples resistencias a herbicidas, deixando aos produtores poucas opcións de herbicidas efectivas ", di Tranel.
Comprender o raro fenómeno da dioecía nas plantas pode axudar aos científicos a xuntar como se herdan os trazos de cada pai e a comprender como evoluciona o fenómeno.
A diferenza dos animais, nos que se cre que a dioecía evolucionou só unha vez, os científicos cren que a dioecía nas plantas evolucionou varias veces. E, segundo o estudo de Tranel, parece que evolucionou de forma independente no cánabo acuático e o amaranto Palmer, dúas especies moi relacionadas.
"Non estou preparado para dicir que sabemos absolutamente que evolucionaron por separado, pero toda a información que atopamos avala esa idea. Só dous dos 120-150 xenes eran semellantes entre si nas dúas especies ", di Tranel.
Un deses xenes compartidos, Florigen, axuda ás plantas a responder ao longo do día iniciando a floración. Tranel aínda non sabe se determina o xénero das flores, pero está intrigado de que aparecese na rexión Y específica do macho para ambas especies.
"Non o sabemos con certeza, pero quizais estea relacionado cos machos que florecen antes que as femias. Isto podería ser vantaxoso para os machos porque entón botarían pole cando as primeiras femias quedasen receptivas. Así que, de feito, Palmer e waterhemp realmente evolucionaron dioecamente por separado, pero ambos adquiriron este xene Florigen para obter unha vantaxe de aptitude, ese sería un bo exemplo de evolución paralela ".
Tranel espera reducir aínda máis a rexión Y específica do macho en ambas as especies para illar os xenes que determinan a masculinidade. Non hai ningunha garantía de que se desenvolva unha solución de control xenético unha vez que estes xenes sexan identificados - Tranel probablemente necesitaría atraer socios da industria para iso - pero contar con esa ferramenta non está tan lonxe como antes.
O artigo, "Rexións cromosómicas Y específicas do home en cánabo acuático (Amaranthus tuberculatus) e Palmer amaranto (Amaranthus palmeri) ", Publícase en Novo Fitólogo [DOI: 10.1111 / nph.17108]. Entre os autores destacan Jacob Montgomery, Darci Giacomini e Pat Tranel da Universidade de Illinois e Detlef Weigel do Max Planck Institute for Developmental Biology. O proxecto contou co apoio do USDA Instituto Nacional de Alimentación e Agricultura e a Max Planck Society.
O Departamento de Ciencias das Culturas está no Facultade de Ciencias Agrarias, do Consumidor e do Medio Ambiente no Ciencia de malas herbas de Illinois.