ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ژﻧﺘﯿﮏ ﺑﺮاي ﺗﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﺧﺸﮑﯽ در ﮔﯿﺎﻫﺎن زراﻋﯽ ﺑﺎ ﺗﺎﮐﯿﺪ ﺑﺮ ﺑﺮﻧﺞ

ﯾﮑﯽ از راﻫﮑﺎرﻫﺎي اﻓﺰاﯾﺶ ﺑﻬﺮه وري آ و ﻣﻘﺎﺑﻠﻪ ﺑﺎ ﺧﺸﮑﯽ ﻓﺰاﯾﻨﺪه اﯾﺠﺎد ﮔﯿﺎﻫﺎن ﻣﺘﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﺧﺸﮑﯽ اﺳــﺖ ﮐــﻪ ﻣﯽﺗﻮاﻧﻨﺪ در ﺷﺮاﯾﻂ ﮐﻢ آﺑﯽ ﻣﺤﺼﻮل ﻣﻨﺎﺳﺒﯽ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﮐﻨﻨﺪ. ﺑﺮﻧﺞ ﯾﮑﯽ از ﮔﯿﺎﻫﺎﻧﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻧﻪ ﺑــﻪ دﻟﯿــﻞ ﻧﯿــﺎز ذاﺗــﯽ، ﺑﻠﮑﻪ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﮐﻨﺘﺮل ﻋﻠﻒ ﻫﺎي ﻫﺮز و ﮐﻨﺘﺮل اﺳﯿﺪﯾﺘﻪ ﺧﺎك ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻏﺮﻗﺎﺑﯽ ﮐﺸــﺖ ﺷــﺪه و در ﻧﺘﯿﺠــﻪ ﺑﺨــﺶ اﻋﻈﻢ آ ﺷﯿﺮﯾﻦ ﺗﺠﺪﯾﺪ ﭘﺬﯾﺮ را ﺑﻪ ﺧﻮد اﺧﺘﺼﺎص ﻣﯽدﻫﺪ. ﮔﺮوه ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ژﻧﺘﯿﮏ در ﭘﮋوﻫﺸــﮕﺎه ﺑﯿﻮﺗﮑﻨﻮﻟــﻮژي ﮐﺸﺎورزي ﺑﺎ روﯾﮑﺮد اﺳﺘﻔﺎده از راﻫﮑﺎرﻫﺎي ﭼﻨﺪﮔﺎﻧﻪ" ﺑﻪ ﺷﺮح زﯾﺮ ﺗﻼش دارد ﺑﺮﻧﺞ ﻣﺘﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﺧﺸﮑﯽ را ﺗﻮﻟﯿﺪ و ﻣﻌﺮﻓﯽ ﮐﻨﺪ: 1 ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺑﺮﻧﺞ ﻣﺘﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﻋﻠﻒ ﮐﺶ. ﻫﺪف از اﯾﻦ ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺑﺮﻧﺞ ﻣﺘﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﻋﻠﻒﮐﺶ و ﮐﺸﺖ ﺑﺮﻧﺞ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ، ﺧﺸﮑﻪ، ردﯾﻔﯽ ﺑﺪون ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﮐﺮتﺑﻨﺪي و ﻏﺮﻗﺎﺑﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻣﻮﺟﺐ ﺻﺮﻓﻪﺟﻮﯾﯽ ﻋﻈﯿﻢ در ﻣﺼﺮف آ و ﺗﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﻋﻠﻒﮐﺶ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﯾﮏ ﺻﻔﺖ ﻣﻬﻢ زراﻋﯽ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ. ﻋﻼوه ﺑﺮ اﯾﻦ، اﻧﺘﻈــﺎر ﻣــﯽرود ﺑــﺎ اﯾﻦ اﻗﺪام، ﮐﻨﺘﺮل ﻋﻠﻒﻫﺎي ﻫﺮز ﻣﻮﺛﺮﺗﺮ، ارزاﻧﺘﺮ و ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴــﺖ دوﺳــﺘﺎﻧﻪ ﺗــﺮ ﺷــﻮد؛ 2 اﻧﺘﻘــﺎل ژن ﺣﺴــﺎس ﺑــﻪ اﺳﯿﺪﯾﺘﻪpH ﻧﯿﺘﺮات ﺗﺮاﻧﺴﭙﻮرﺗﺮ OsNRT2.3b ﮐﻪ ﭘﺎﯾﺪاري و ﺑﺎﻓﺮ ﺷــﺪن اﺳــﯿﺪﯾﺘﻪ درون ﺳــﻠﻮﻟﯽ را ﺗــﺎﻣﯿﻦ ﻣﯽﮐﻨﺪ و در ﻧﺘﯿﺠﻪ اﻓﺰاﯾﺶ ﺑﺎﻓﺮ در درون ﺳﻠﻮل ﻫﺎ، ﺟﺬ آﻫﻦ و ﻓﺴﻔﺮ و ﮐــﺎرآﯾﯽ ﻣﺼــﺮف ﻧﯿﺘــﺮوژن و ﻫﻤﭽﻨــﯿﻦ ﻋﻤﻠﮑﺮد ﺑﺮﻧﺞ را ﺗﺎ 40 درﺻﺪ اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽدﻫﺪ؛3 اﻧﺘﻘﺎل ژنﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﻣﻮﺟﺐ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﻮرﻓﻮﻟﻮژي رﯾﺸﻪ ﺑﺮﻧﺞ ﺷﺪه و دﺳﺘﺮﺳﯽ ﺑﻪ آ در ﺳﻄﻮح ﭘﺎﯾﯿﻦﺗﺮ را ﻣﻤﮑﻦ ﻣﯽﮐﻨﺪ؛ 4 اﻧﺘﻘﺎل ژن ﯾﺎ ﺗﺸﺪﯾﺪ ﺑﯿﺎن ژنﻫــﺎﯾﯽ ﮐــﻪ داراي ﻧﻘﺶﻫــﺎي ﻣﺜﺒﺖ دﯾﮕﺮي ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺑﯿﺎن ﻓﺎﮐﺘﻮرﻫﺎي روﻧﻮﯾﺴﯽ ﮐﻪ در رﺷﺪ و ﻧﻤﺎي ﮔﯿﺎه و ﺗﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﺗﻨﺶ ﻧﻘــﺶ دارﻧــﺪ. ﺑــﺎرزﺗﺮﯾﻦ اﯾﻦ ژنﻫﺎ ﮔﺮوه ﺑﺰرگ NAC اﺳﺖ. اﻓﺰاﯾﺶ ﺑﯿﺎن OsNAC9 در ﺑﺮﻧﺞ ﺗﺤــﺖ ﮐﻨﺘــﺮل ﭘﯿﺸــﺒﺮ اﺧﺘﺼﺎﺻــﯽ رﯾﺸــﻪ ﻣﻮﺟﺐ اﻓﺰاﯾﺶ ﻋﻤﻠﮑﺮد ﺑﯿﻦ 28 ﺗﺎ 72 درﺻﺪ ﺗﺤﺖ ﺷﺮاﯾﻂ ﺧﺸﮑﯽ و 13 ﺗﺎ 32 درﺻــﺪ در ﺷــﺮاﯾﻂ ﺑــﺪون ﺗــﻨﺶ ﻣﯽﺷﻮد؛ 5 ﭘﺮوﺗﺌﯿﻦﻫﺎي ﺗﻨﻈﯿﻤﯽ دﯾﮕﺮي ﮐﻪ در اﻧﺘﻘﺎل ﭘﯿﺎم ﺗﻨﺶ و ﺗﻨﻈﯿﻢ ﺑﯿﺎن ژنﻫﺎي ﭘﺎﺳﺦ دﻫﻨﺪه ﺑﻪ ﺗﻨﺶ ﻧﻘــﺶ دارﻧﺪ و ﺷــﺎﻣﻞ ﭘــﺮوﺗﺌﯿﻦ ﮐﯿﻨﺎزﻫــﺎ، ﭘــﺮوﺗﺌﯿﻦ ﻓﺴــﻔﺎﻧﺎزﻫﺎ، آﻧﺰﯾﻢﻫــﺎي درﮔﯿــﺮ در ﻣﺘﺎﺑﻮﻟﯿﺴــﻢ ﻓﺴــﻔﻮﻟﯿﭙﯿﺪﻫﺎ و ﺳــﺎﯾﺮ ﻣﻮﻟﮑﻮلﻫﺎي ﺳﯿﮕﻨﺎﻟﯿﻨﮓ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﭘﺮوﺗﺌﯿﻦﻫﺎي ﻣﺘﺼﻞ ﺑﻪ ﮐﺎﻟﻤﻮدوﻟﯿﻦﻫــﺎ ﻫﺴــﺘﻨﺪ و6 ﺗﻐﯿﯿــﺮ ﮐــﺪوﻧﯽ ژنﻫــﺎي ﻣــﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎي ﺗﺮﺟﯿﺢ ﮐﺪوﻧﯽ ژنﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ در ﺷﺮاﯾﻂ ﺧﺸﮑﯽ ﺑﯿﺎﻧﺸﺎن اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽﯾﺎﺑﺪ. در اﯾﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺑﻪ اﺳﺘﻔﺎده از روشﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﯿﻮﺗﮑﻨﻮﻟﻮژي ﻣﺸﺘﻤﻞ ﺑﺮ ﺷﻨﺎﺳﺎﯾﯽ اﺳﺎس ﺗﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﺧﺸﮑﯽ و ژنﻫــﺎي دﺧﯿــﻞ در آن، واﮐــﻨﺶ ژنﻫﺎ ﺑﻪ ﺧﺸﮑﯽ، ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺮﺟﯿﺢ ﮐﺪوﻧﯽ Codon Usage Bias; CUB) ﻣﺮﺗﺒﻂ ﺑﺎ ﺧﺸﮑﯽ، ﺷﻨﺎﺳﺎﯾﯽ ژنﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﺑﻪ ﻧﺤﻮي از اﻧﺤﺎ ﻣﯽﺗﻮاﻧﻨﺪ ﻣﻮﺟﺐ ﺗﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﺧﺸﮑﯽ ﺷﻮﻧﺪ، اﻧﺘﻘﺎل ژن و وﯾﺮاﯾﺶ ژﻧﻮﻣﯽ ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷــﺪ. ﻋﻼوه ﺑﺮ آن ﭘﯿﺸﺮﻓﺖ ﭘﺮوژهﻫﺎي ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺑﺮﻧﺞ ﺧﺸﮑﻪ ﺑﺎ راﻫﮑﺎرﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺗﺸﺮﯾﺢ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ.