بررسی گذشته ی سیب زمینی ها، می تواند موجب بهبود آینده آن ها شود

یک ضرب المثل قدیمی که می گوید به گذشته نگاه کن تا آینده را بفهمی، این روش قطعا برای بهبود سیب زمینی کاربرد دارد. بررسی اجداد سیب زمینی های مدرن آمریکای شمالی مجموعه ای از ژن های رایج ومسیرهای مهم ژنتیکی را نشان داده است که به سیب زمینی ها کمک کرده تا در طول هزاران سال خود را سازگار کنند. رابین بوئل، استادیار بیولوژی گیاهی در بنیاد دانشگاه میشیگان و نویسنده ارشد این مقاله کلیدهای ژنتیکی بالقوه را که می تواند تضمین کند که این محصول در آینده موفق می شود، نشان داده است.

بوئل می گوید: "در سراسر جهان، سیب زمینی سومین محصول مهم است که برای مصرف مستقیم انسان کشت می شود، هنوز پرورش دهندگان تلاش می کنند تا گونه های جدیدی را تولید کنند که از آنهایی که در طول یک قرن گذشته عرضه شدند بهتر عمل کند". "با تحلیل سیب زمینی کشت شده و خانواده وحشی آن با استفاده از رویکردهای ژنومیک مدرن، ما قادر خواهیم بود عوامل کلیدی را که می تواند امنیت غذایی را در کشاورزی قرن ۲۱ تامین کند آشکار کنیم".

سیب زمینی های کشت شده که اهلی شده ی گونه های سولانوم وحشی که یک گونه ی از نظر ژنتیکی ساده ی دیپلوئید (حاوی دو مجوعه کامل کروموزوم) هستند و می توانند در کوه های اند در پرو یافت شوند هستند.

درحالیکه شیوه دقیق مهاجرت سیب زمینی ها ناشناخته است، این محصولات از زمان اهلی شدن خود حدود ۸۰۰۰ تا ۱۰۰۰ سال پیش در سراسر جهان گسترده شدند. با برده شدن سیب زمینی ها به مناطق استوایی تر در پرو و بولیویا و قسمت های جنوبی آمریکای جنوبی، آنها با روزهای تابستانی طولانی تر در شیلی و آرژانتین سازگار شدند.

یک جنبه این مسئله که شناخته شده این است که اسپانیایی های کشور گشا چگونه به مجرد بازگشت از کشورهای آمریکای جنوبی مستعمره خود سیب زمینی را به قاره اروپا معرفی کردند، جایی که سیب زمینی به سرعت تبدیل به یک محصول اصلی شد. همانطور که کاشفان از اروپا به آمریکای شمالی سفر می کردند، آنها همچنین سیب زمینی ها را به این جهان جدید آوردند.

مایکل هاردیگان، پژوهشگر علمی که سابقا در دانشگاه میشیگان و در حال حاضر در دانشگاه کالیفورنیا دیویس است، تیم دانشگاه میشیگان و موسسه پلی تکنیک ویرجینیا و دانشمندان دانشگاه ایالتی را سرپرستی کرد. آنها با هم، محصولات وحشی، کشت شده در محیط طبیعی (سیب زمینی های آمریکای جنوبی که توسط کشاورزان محلی کشت می شدند) و مدرن را که توسط پرورش دهندگان گیاه توسعه داده شده اند مطالعه کردند. این نتایج که در شماره اخیر پیشرفت های آکادمی ملی علوم منتشر شده است، بزرگترین مطالعه توالی مجدد محصول تا امروز بوده است.

این کار نه تنها شامل توالی مجدد سیب زمینی به طور اساسی بود، بلکه همچنین از عهده یکی از متنوع ترین ژنوم ها در محصولات برآمده است. سیب زمینی های مدرن که در آشپزخانه های امروزی یافت می شود، از نظر ژنتیکی سیب زمینی های تتراپلوید پیچیده هستند که چهار برابر کروموزوم تنظیم شده دارند. ژنوم پیچیده سیب زمینی حدود ۳۹،۰۰۰ ژن دارد. (در مقایسه، ژنوم انسان به سختی به ۲۰،۰۰۰ تا می رسد).

از میان این حجم عظیم ژن، پژوهشگران ۲،۶۲۲ ژن را که موجب بهبود سریع بازده این محصول زمانی که برای اولین بار اهلی شد شدند را شناسایی کردند.

بوئل می گوید مطالعه طیف متنوع ژن ها، از گذشته وحشی آنها تا امروز که کشت می شوند، می تواند یک منبع اساسی پتانسیل استفاده نشده سازگار شده فراهم کند.

او می گوید: "ما قادر خواهیم بود رویدادهای مربوط به تداخل ژن ها و پیوند زنی را شناسایی و مطالعه کنیم و همچنین ژن های هدف در هنگام اهلی سازی را که واریانس را برای صفات کشاورزی کنترل می کنند پیدا کنیم". "بسیاری از این کمک ها بر سازگاری با آب و هواهای متفاوت، جلوگیری از عوامل بیماری زای مختلف یا بهبود بازده تمرکز کردند؛ کلیدهایی که ما امیدواریم به درک بهتر برای بهبود تلاش های آینده در زمینه کشت بیانجامد".

برای مثال، سیب زمینی های وحشی از طریق میوه و دانه بازتولید می شوند. سیب زمینی های کشت شده غیر معمول هستند و غذا و دانه را یکجا دارند. (هرکسی که سیب زمینی را برای مدتی طولانی در یک قفسه تاریک رها کرده باشد این صفت را مستقیما دیده است).

شواهد دردست این پژوهشگران در مورد علامت های گزینش در ژن ها، این تغییر را کنترل می کند. آنها همچنین پرتو نوری بر نقش گونه های وحشی در مسیرهای ژنتیکی برای مبارزه با آفات و پردازش قندها برای غذا افکندند. آنها با غوطه خوردن در سرزمینی که تا حدی ناشناخته است، نگاهی به منابع ژنتیکی بالقوه که ریتم شبانه روزی را کنترل می کند انداختند، بله، گیاهان نیز دارای ریتم ۲۴ ساعته برای کنترل فرآیندهای زیستی هستند.

بوئل می گوید: "ما در مورد صفات فیزیولوژیک آنها اطلاعات داریم، اما نمی دانیم کدام ژن ها درگیر هستند". "از زمانیکه سیب زمینی ها مهاجرت کردند، مجبور شدند خود را با روزهای طولانی تر و ساعات بیشتری از نور خورشید سازگار کنند. ما اکنون شروع به درک آنچه در سطح ژنتیکی اتفاق می افتد و اینکه چگونه گونه های وحشی سولانوم به شکل سیب زمینی های تتراپلوید که خود را با روزهای بلند سازگار کرده اند تکامل یافته اند کرده ایم".

مترجم: بهاران پدرام