دانشمندان راز تکثیر غیرممکن گل رز را حل کردند

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، بخش‌هایی از کروموزوم‌ها که رشته‌های دوک تقسیم در طول تقسیم سلولی به آنها متصل می‌شوند، نقش تعیین‌کننده‌ای در انتقال اطلاعات ارثی در این گیاهان دارند. این کار در مجله Nature منتشر شده است.

گل رز معمولی (Rosa canina) رایج‌ترین گونه گل رز وحشی است. این گیاه علاوه بر ویژگی‌های تزئینی 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 دارند. تعداد فرد مجموعه‌های کروموزومی معمولاً منجر به ناباروری می‌شود، زیرا توزیع یکنواخت چنین کروموزوم‌هایی بین سلول‌های جنسی در طول میوز دشوار است.

با این حال، میوه گل رز توانسته است از طریق یک نوع نادر تولید مثل به نام میوز کانینا بر این محدودیت غلبه کند. 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 هستند، منحصراً از طریق تخمک منتقل می‌شوند و عملاً بدون تغییر، کلونینگ می‌کنند. بنابراین، میوه گل رز تولید مثل جنسی و غیرجنسی را در یک موجود زنده ترکیب می‌کند.

تا همین اواخر، مکانیسم‌های چنین جداسازی کروموزومی نامشخص بود. در یک مطالعه جدید، دانشمندان توالی‌یابی با دقت بالا از ژنوم سه گونه از میوه گل رز پنج کروموزومی انجام دادند و کشف کردند که سانترومر‌های بزرگ روی کروموزوم‌های تک ظرفیتی هستند که 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 رشته‌های دوک، متصل می‌شوند.

به گفته نویسندگان، تفاوت در اندازه و فعالیت سانترومر‌ها به گیاه اجازه می‌دهد تا به معنای واقعی کلمه "انتخاب" کند که کدام کروموزوم‌ها به فرزندانش منتقل شوند. این ترکیب تولید مثل جنسی و کلونی در یک ژنوم، پدیده‌ای منحصر‌به‌فرد در زیست‌شناسی گیاهی است.

علاوه بر اهمیت بنیادی، نتایج این مطالعه ممکن است ارزش عملی نیز داشته باشد. بسیاری از محصولات کشاورزی همچنین بیش از دو مجموعه کروموزوم دارند که آنها را در برابر خطا در تولید مثل آسیب‌پذیر می‌کند. درک مکانیسم‌های شناسایی شده در میوه گل رز می‌تواند به تثبیت باروری چنین گیاهانی کمک کند و از ویژگی‌های ژنتیکی آنها برای پرورش گونه‌های مقاوم‌تر استفاده کند.