Mae'n hawdd anwybyddu'r hyn sy'n digwydd o dan y ddaear mewn cae corn, ond gall pensaernïaeth gwreiddiau corn chwarae rhan bwysig mewn caffael dŵr a maetholion, gan effeithio ar oddefgarwch sychder, effeithlonrwydd defnyddio dŵr, a chynaliadwyedd. Pe gallai bridwyr annog gwreiddiau ŷd i dyfu i lawr ar ongl fwy serth, gallai’r cnwd o bosibl gael mynediad at adnoddau pwysig yn ddyfnach yn y pridd.
Y cam cyntaf tuag at y nod hwnnw yw dysgu'r genynnau sy'n ymwneud â grafitropiaeth, twf gwreiddiau mewn ymateb i ddisgyrchiant. Mewn astudiaeth newydd a gyhoeddwyd yn y Achosion yr Academi Genedlaethol y Gwyddorau, Gwyddonwyr Prifysgol Wisconsin, mewn cydweithrediad ag ymchwilwyr ym Mhrifysgol Illinois. adnabod pedwar genyn o'r fath mewn ŷd a'r planhigyn model Arabidopsis.
Pan fydd hedyn egino yn cael ei droi ar ei ochr, mae rhai gwreiddiau'n gwneud tro sydyn, serth tuag at ddisgyrchiant, tra bod eraill yn troi ffracsiwn yn arafach. Defnyddiodd yr ymchwilwyr ddulliau gweledigaeth peiriant i arsylwi gwahaniaethau cynnil mewn grafitropiaeth gwreiddiau mewn miloedd o eginblanhigion a chyfuno'r data hwnnw â gwybodaeth enetig ar gyfer pob eginblanhigyn. Roedd y canlyniad yn mapio safleoedd tebygol genynnau grafitropiaeth yn y genom.
Aeth y map â'r ymchwilwyr i'r gymdogaeth gywir yn y genom - rhanbarthau o ychydig gannoedd o enynnau - ond roeddent yn dal i fod ymhell o nodi genynnau penodol ar gyfer grafitropiaeth. Yn ffodus, roedd ganddyn nhw offeryn a allai helpu.
“Oherwydd ein bod ni wedi perfformio’r un arbrawf o’r blaen gyda’r planhigyn Arabidopsis sy’n perthyn o bell, roeddem yn gallu paru genynnau o fewn rhanbarthau perthnasol y genom yn y ddwy rywogaeth. Roedd profion dilynol yn gwirio hunaniaeth pedwar genyn sy'n addasu grafitropiaeth gwreiddiau. Gallai’r wybodaeth newydd ein helpu i ddeall sut mae disgyrchiant yn siapio pensaernïaeth system wreiddiau, ”meddai Edgar Spalding, athro yn Adran Botaneg Prifysgol Wisconsin ac awdur arweiniol yr astudiaeth.
Ychwanega Matt Hudson, athro yn yr Adran Gwyddorau Cnydau ym Mhrifysgol Illinois a chyd-awdur yr astudiaeth, “Fe wnaethon ni edrych ar nodwedd nad yw’n cael ei hymchwilio’n ddigonol mewn india-corn sy’n bwysig am nifer o resymau, yn enwedig yng nghyd-destun newid hinsawdd . Ac fe wnaethon ni hynny trwy wneud i’r gwahaniaethau esblygiadol rhwng planhigion weithio o’n plaid.”
Esblygodd corn ac Arabidopsis, perthynas fwstard bach a ddisgrifiwyd yn drylwyr gan fiolegwyr planhigion, tua 150 miliwn o flynyddoedd ar wahân yn hanes esblygiadol. Mae Hudson yn esbonio, er bod y ddwy rywogaeth yn rhannu swyddogaethau planhigion sylfaenol, mae'n debygol bod y genynnau sy'n eu rheoli wedi cael eu cymysgu o fewn y genom dros amser. Mae hynny'n troi allan i fod yn beth da ar gyfer culhau genynnau cyffredin.
Mewn rhywogaethau sy'n perthyn yn agos, mae genynnau yn tueddu i linellu tua'r un drefn yn y genom (ee ABCDEF). Er y gallai'r un genynnau fodoli mewn rhywogaethau sy'n perthyn o bell, nid yw trefn y genynnau yn y rhanbarth y mae'r mapiau nodweddion yn cyfateb iddo (ee, UGRBZ). Ar ôl i'r ymchwilwyr nodi ble i edrych ym mhob genom, fe wnaeth y dilyniannau genyn nad oeddent fel arall yn cyfateb i'r genynnau cyffredin (B yn yr achos hwn) ddod allan.
“Roeddwn i’n meddwl ei bod hi’n hynod o cŵl ein bod ni’n gallu adnabod genynnau na fydden ni wedi dod o hyd iddyn nhw fel arall dim ond trwy gymharu cyfyngau genomig mewn rhywogaethau planhigion nad ydyn nhw’n perthyn,” meddai Hudson. “Roeddem yn eithaf hyderus mai nhw oedd y genynnau cywir pan ddaethant yn syth allan o'r dadansoddiad hwn, ond yna treuliodd grŵp Spalding saith neu wyth mlynedd arall yn cael data biolegol cadarn i wirio eu bod, yn wir, yn chwarae rhan mewn grafitropiaeth. Ar ôl gwneud hynny, rwy’n meddwl ein bod wedi dilysu’r dull cyfan fel y gallech ddefnyddio’r dull hwn yn y dyfodol ar gyfer llawer o wahanol ffenoteipiau.”
Nodiadau spalding mae'n debyg bod y dull yn arbennig o lwyddiannus oherwydd bod mesuriadau manwl gywir wedi'u gwneud mewn amgylchedd cyffredin.
“Yn aml, bydd ymchwilwyr indrawn yn mesur eu nodweddion o ddiddordeb mewn maes, tra bod ymchwilwyr Arabidopsis yn tueddu i godi eu planhigion mewn siambrau twf,” meddai. “Fe wnaethon ni fesur ffenoteip grafitropiaeth y gwraidd mewn ffordd reoledig iawn. Tyfwyd yr hadau hyn ar blât petri, a pharhaodd y assay oriau yn unig, yn hytrach na nodweddion y gallech eu mesur yn y byd go iawn sy'n agored i bob math o amrywiadau. ”
Hyd yn oed pan ellir mesur nodweddion mewn amgylchedd cyffredin, nid yw pob nodwedd yn ymgeiswyr da ar gyfer y dull hwn. Mae'r ymchwilwyr yn pwysleisio y dylai'r nodweddion dan sylw fod yn sylfaenol i swyddogaeth sylfaenol planhigion, gan sicrhau bod yr un genynnau hynafol yn bodoli mewn rhywogaethau nad ydynt yn perthyn.
“Efallai y byddai grafitropiaeth yn arbennig o addas i’w astudio drwy’r dull hwn oherwydd byddai wedi bod yn allweddol i’r arbenigedd gwreiddiol o egin a gwreiddiau ar ôl gwladychu tir yn llwyddiannus,” meddai Spalding.
Mae Hudson yn nodi y bydd grafitropiaeth yn allweddol i wladychu tirwedd wahanol hefyd.
“Mae gan NASA ddiddordeb mewn tyfu cnydau ar blanedau eraill neu yn y gofod ac mae angen iddyn nhw wybod beth fyddai'n rhaid i chi fridio i wneud hynny,” meddai. “Mae planhigion yn eithaf discombobulated heb ddisgyrchiant.”
Mae'r erthygl, “Trosoli ortholeg o fewn india corn ac Arabidopsis QTL i nodi genynnau sy'n effeithio ar amrywiad naturiol mewn grafitropiaeth,” yn cael ei chyhoeddi yn y Achosion yr Academi Genedlaethol y Gwyddorau [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]. Ariannwyd yr ymchwil gan y Sefydliad Gwyddoniaeth Cenedlaethol.
Mae'r Adran Gwyddorau Cnydau yng Ngholeg y Gwyddorau Amaethyddol, Defnyddwyr ac Amgylcheddol ym Mhrifysgol Illinois Urbana-Champaign.
Ffynhonnell: https://www.sciencedaily.com