ביולוגים זיהו גן חדש בעצי צפצפה קליפורניה (Populus trichocarpa)- בשםמַגבֵּר- שמשפר את הפוטוסינתזה ויכול להגביר את גובה העץ.
צפצפה היברידית טרנסגני עם רמות ביטוי מוגברות שלBSTRיעילות פוטוסינתזה וביומסה משופרת בתנאי חממה. קרדיט תמונה: Feyissaet al., שניים: 10.1016/j.devcel.2024.11.002.
"מבחינה היסטורית, הרבה מחקרים התמקדו בפוטוסינתזה במצב יציב שבו כל מצב נשמר קבוע", אמרו מחברים בכירים.ד"ר סטיבן בורגס, חוקר באוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין.
"עם זאת, זה לא מייצג את סביבת השדה שבה האור יכול להשתנות כל הזמן."
"במהלך השנים האחרונות, תהליכים דינמיים אלה נחשבו חשובים יותר ואינם מובנים היטב."
במחקר החדש, ד"ר בורגס ועמיתיו התמקדו בעצי צפצפה מכיוון שהם יבול שצומח במהירות ומועמד מוביל לייצור דלק ביולוגי ומוצרים ביולוגיים.
הם דגמו כ-1,000 עצים בחלקות מחקר חיצוניות וניתחו את המאפיינים הפיזיים ואת ההרכב הגנטי שלהם כדי לבצע מחקר אסוציאציה גנום רחב (GWAS).
הם השתמשו באוכלוסיית ה-GWAS כדי לחפש גנים מועמדים שהיו קשורים לכיבוי פוטוסינתטי, תהליך המווסת את המהירות שבה הצמחים מסתגלים בין השמש לצל ומפזרים אנרגיה עודפת מכמות גדולה מדי של שמש כדי למנוע נזק.
אחד הגנים,בוסטר (BSTR), היה יוצא דופן מכיוון שהוא ייחודי לצפצפה ולמרות שהוא נמצא בגנום הגרעיני מכיל רצף שמקורו בכלורופלסט.
"גילינו שהגן הזה היה מסוגל להגדיל את תכולת הרוביסקו והפעילות הפוטוסינתטית שלאחר מכן, וכתוצאה מכך לצמחים קוטביים גבוהים יותר כאשר גדלים בתנאי חממה", אמרו המחברים.
"בתנאי שטח, הם מצאו שגנוטיפים עם ביטוי גבוה יותר שלמַגבֵּרהיו גבוהים עד 37%, והגדילו את הביומסה לצמח".
גם החוקרים הכניסומַגבֵּרבמפעל הדגםארבידופסיס, וכתוצאה מכך עלייה בייצור ביומסה וייצור זרעים.
ממצא זה מצביע על התחולה רחבה יותר שלמַגבֵּרכדי לגרום לתשואות גבוהות יותר בצמחים אחרים.
"זהו צעד ראשון מרגש, למרות שמדובר בניסויים בקנה מידה קטן, ויש הרבה עבודה לעשות, אם נוכל לשחזר את התוצאות בקנה מידה גדול, לגן הזה יש פוטנציאל להגדיל את ייצור הביומסה בגידולים, "אמר ד"ר בורגס.
"השלבים הבאים במחקר יכולים לכלול בדיקות במפעלי ביו-אנרגיה ומזון אחרים, רישום תפוקת צמחים בתנאי גידול משתנים כדי לנתח הצלחה ארוכת טווח."
"אנחנו נחקור גם את הגנים האחרים שזוהו במחקר GWAS שיכולים לתרום לשיפור היבול."
הממצאיםלהופיע השבוע ביומןתא התפתחותי.
_____
בירוק א פיייסהet al. גן יתוםמַגבֵּרמשפר את היעילות הפוטוסינתטית ואת תפוקת הצמח.תא התפתחותי, פורסם באינטרנט ב-3 בדצמבר 2024; doi: 10.1016/j.devcel.2024.11.002
