دانشمندان رمز و راز تولید مثل غیرممکن گل رز را حل کرده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار، دانشمندان موسسه اصلاح نژاد گیاهان ماکس پلانک، موزه تاریخ طبیعی سنکنبرگ و موسسه بیوفیزیک آکادمی علوم چک، مکانیسم کلیدی زیربنایی روش منحصر‌به‌فرد تولید مثل میوه گل رز را شناسایی کرده‌اند. مشخص شده است که اندازه سانترومر‌ها - مناطقی از کروموزوم‌ها که فیبر‌های دوک در طول تقسیم سلولی به آنها متصل می‌شوند - نقش مهمی در انتقال اطلاعات ژنتیکی در این گیاهان ایفا می‌کند. این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.

گل رز معمولی (Rosa canina) رایج‌ترین گونه گل رز وحشی است. این گیاه علاوه بر ویژگی‌های زینتی و میوه‌های پرکاربردش، به دلیل ساختار ژنتیکی غیرمعمولش نیز شناخته می‌شود: این گیاه پنج مجموعه کروموزوم دارد، در حالی که اکثر گیاهان و حیوانات فقط دو مجموعه کروموزوم دارند. تعداد فرد مجموعه‌های کروموزومی معمولاً منجر به ناباروری می‌شود، زیرا توزیع یکنواخت چنین کروموزوم‌هایی در بین سلول‌های تولید مثلی در طول میوز دشوار است.

با این حال، میوه گل رز از طریق یک نوع نادر تولید مثل به نام میوز کانینا بر این محدودیت غلبه کرده است. در این فرآیند، تنها دو مجموعه کروموزوم در تولید مثل جنسی طبیعی شرکت می‌کنند که از طریق تخمک و گرده منتقل می‌شوند. سه مجموعه باقی مانده - که به اصطلاح تک ظرفیتی نامیده می‌شوند - منحصراً از طریق تخمک منتقل می‌شوند و عملاً بدون تغییر کلون می‌شوند. بنابراین، میوه گل رز تولید مثل جنسی و غیرجنسی را در یک موجود زنده ترکیب می‌کند.

تا همین اواخر، مکانیسم‌های این جداسازی کروموزومی نامشخص بود. در یک مطالعه جدید، دانشمندان توالی‌یابی ژنوم با دقت بالا را روی سه گونه از گل رز پنج کروموزومی انجام دادند و کشف کردند که سانترومر‌های بزرگ روی کروموزوم‌های تک ظرفیتی، حفظ ترجیحی آنها را در طول تقسیم سلولی تضمین می‌کنند. این سانترومر‌ها حاوی تکرار‌های متعدد DNA مخصوص گل رز هستند و به شدت به پروتئین CENH۳، یک عنصر کلیدی در اتصال فیبر‌های دوک، متصل می‌شوند.

به گفته نویسندگان، تفاوت در اندازه و فعالیت سانترومر به گیاهان اجازه می‌دهد تا به معنای واقعی کلمه "انتخاب" کنند که کدام کروموزوم‌ها به فرزندان آنها منتقل شود. این ترکیب تولید مثل جنسی و کلونی در یک ژنوم واحد، پدیده‌ای منحصر‌به‌فرد در زیست‌شناسی گیاهی است.

علاوه بر اهمیت بنیادی، یافته‌های این تحقیق ممکن است ارزش عملی نیز داشته باشند. بسیاری از محصولات کشاورزی بیش از دو مجموعه کروموزوم دارند که آنها را در برابر خطا‌های تولید مثلی آسیب‌پذیر می‌کند. درک مکانیسم‌های شناسایی شده در میوه گل رز می‌تواند به تثبیت باروری این گیاهان کمک کند و از ویژگی‌های ژنتیکی آنها برای توسعه گونه‌های مقاوم‌تر بهره ببرد.