NATURE | ملخصات الأبحاث

فوسفوليبيز مختصّ بالنُّطفة، يُسمى "ماتريلينيال"، يستثير تخليق أحاديات الصبغيات في الذُّرَة

T Kelliher et al

Nature (2017) doi:10.1038/nature20827 | Published online | English article

يتضمن التكاثر الجنسيّ في النباتات المُزْهِرَة إخصابًا مزدوجًا، حيث تتحد نُطْفَتان من اللقاح مع خليتين جنسيتين في الكيس الجنينيّ في الأنثى. يتزايد سعي مُرَبّي النباتات في العصر الحديث للالتفاف على هذه العمليّة؛ من أجل إنتاج أفرادٍ مُضَاعَفة أحاديّة الصبغيّات، مشتقة من الخلايا ذات الكروموسومات المضاعفة في أحاديات الصبغيّات في الطور المشيجيّ. إنّ إنتاج أحاديات الصبغيّات المضاعفة تلك يُثبِّت جينومات أحاديات الصبغيات المُؤتلفة في السلالات الطبيعية؛ ما يختصر سنوات من عمليّة التهجين. ورغم غلاء تكلفة وسائل زرع الأنسجة المعتمدة على النمط الوراثيّ، إلا أنها تُستخدم في العديد من المحاصيل، بينما يندر في الطبيعة وجود أنظمة أحاديات الصبغيِّات المُضاعفة، المعتمدة على البذور داخل النبات الحيّ، كما يصعب تنظيمها في برامج التهجين. ومع ذلك.. فإن تجارة بذور الذرة الهجينة التي تُقَدَّر بمليارات الدولارات مدعومة بخطوط الإنتاج الصناعيّة الخاصّة بأحاديات الصبغيّات المضاعَفة، من خلال استخدام تقاطعات ضمن نوعيّة مع ذكور مُخَلِّقات أحاديات الصبغيّات في النبات الحيّ، المأخوذة من المخزون "Stock 6"، الذي أُعلن عنه للمرة الأولى في عام 1959، ثم تلي ذلك عملية معالجة بالكولشيسين. ورغم استخدام هذه التقنيّة لعقود، فإن طريقة عملها ما زالت محلّ خلاف. ومن خلال الرسم الدقيق للخرائط، ووضع تسلسل الجينوم، والتكامل الجينيّ، والتحرير الجيني، يثبت الباحثون أن تخليق أحاديات الصبغيّات في الذرة (Zea mays) يستثيره حدوث طفرة انزياح الإطار في إنزيم "ماتريلينيال" MATRILINEAL (يسمى اختصارًا MTL)، وهو إنزيم من نوع الفوسفوليبيز، مختصّ باللقاح. كما يوضح الباحثون أن التحريرات الجديدة من نوعها في جين MTL أدَّت إلى معدّل تخليق لأحاديات الصبغيّات 6.7% (وهي نسبة نسل أحاديات الصبغيّات إلى النسل الكليّ). إن النوع البري من بروتين MTL يوجد حصريًّا في سيتوبلازم النُطفة، ويُحَدِّد تنميط تسلسل الحمض النوويّ الريبيّ للقاح مجموعة من الجينات المختصة باللقاح، مُفَرط التعبير عنها في أثناء تخليق أحاديات الصبغيّات، وبعضها قد يتوسط عملية تكوين بذور أحاديّات الصِبغيّات. تسلِّط هذه النتائج الضوء على أهميّة المكونات السيتوبلازميّة في المشيج الذكري في نجاح عملية التكاثر، وانتقال الجينوم الذكري. وبالنظر إلى حِفظ جين MTL في الحبوب، فإن هذا الاكتشاف قد يتيح تطوير أنظمة تخليق أحاديات الصبغيّات في النبات الحيّ؛ لتسريع عمليات التهجين في المحاصيل.