สล็อตแตกง่าย การค้นพบยีนอาจทำให้ผักกาดหอมที่จะงอกในสภาพอากาศร้อน

สล็อตแตกง่าย ทีมนักวิจัยที่นำโดยมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย เดวิส นักวิทยาศาสตร์พืช ได้ระบุยีนผักกาดหอมและเอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องซึ่งยับยั้งการงอกในช่วงอากาศร้อน ซึ่งเป็นการค้นพบที่อาจนำไปสู่ผักกาดหอมที่สามารถงอกได้ตลอดทั้งปี แม้กระทั่ง ที่อุณหภูมิสูงการศึกษายังรวมถึงนักวิจัยจาก Arcadia Biosciences และ Acharya NG Ranga Agricultural University ประเทศอินเดีย

การค้นพบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรม

ผักกาดหอมเกือบ 2 พันล้านดอลลาร์ในแคลิฟอร์เนียและแอริโซนา ซึ่งผลิตผักกาดหอมของประเทศรวมกันมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ ผลการศึกษาปรากฏออนไลน์ในวารสาร The Plant Cell

“การค้นพบยีนจะช่วยให้ผู้เพาะพันธุ์พืชสามารถพัฒนาพันธุ์ผักกาดหอมที่สามารถงอกและเติบโตได้ดีขึ้นภายใต้อุณหภูมิสูง” ผู้เขียนนำการศึกษา Kent Bradford ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์พืชและผู้อำนวยการ UC Davis Seed Biotechnology Center กล่าว

“และเนื่องจากกลไกนี้ที่ยับยั้งการงอกในสภาพอากาศร้อนในเมล็ดผักกาดหอมนั้นดูเหมือนจะพบได้บ่อยในพืชหลายชนิด เราจึงสงสัยว่าพืชชนิดอื่นสามารถดัดแปลงเพื่อปรับปรุงการงอกได้” เขากล่าว “สิ่งนี้อาจมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากอุณหภูมิโลกคาดว่าจะสูงขึ้น”

พันธุ์ผักกาดหอมส่วนใหญ่จะออกดอกในฤดูใบไม้ผลิหรือต้นฤดูร้อนแล้วจึงทิ้งเมล็ด ซึ่งเป็นลักษณะที่น่าจะเชื่อมโยงกับต้นกำเนิดของพวกมันในภูมิภาคเมดิเตอร์เรเนียน ซึ่งมีลักษณะเฉพาะเช่นเดียวกับแคลิฟอร์เนียในฤดูร้อนที่แห้งแล้ง นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตมาหลายปีแล้วว่ากลไกการพักตัวในตัวดูเหมือนว่าจะป้องกันไม่ให้เมล็ดผักกาดงอกภายใต้สภาวะที่ร้อนและแห้งเกินไปที่จะรักษาการเจริญเติบโต แม้ว่าการยับยั้งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาตินี้จะได้ผลดีในป่า แต่ก็เป็นอุปสรรคต่อการผลิตผักกาดหอมในเชิงพาณิชย์

ในอุตสาหกรรมผักกาดหอมของแคลิฟอร์เนียและแอริโซนา เมล็ดผักกาดหอมปลูกที่ไหนสักแห่งทุกวันตลอดทั้งปี แม้แต่ในเดือนกันยายนที่หุบเขาอิมพีเรียลแคลิฟอร์เนียและใกล้ยูมา รัฐแอริโซนา ซึ่งมีอุณหภูมิลดลงบ่อยครั้งถึง 110 องศา

เพื่อที่จะเริ่มต้นการงอกของเมล็ดพืชในฤดูหนาวในสภาพอากาศที่ร้อนเหล่านี้ ผู้ปลูกผักกาดหอมได้หันมาทำให้ดินเย็นลงด้วยการชลประทานแบบสปริงเกลอร์หรือเตรียมเมล็ดให้งอกโดยการแช่ไว้ที่อุณหภูมิเย็นแล้วทำให้แห้งอีกครั้งก่อนปลูก — วิธีการที่มีราคาแพงและไม่ประสบความสำเร็จเสมอไป

ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยหันมาใช้พันธุศาสตร์ผักกาดหอมเพื่อให้เข้าใจกลไกที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิที่ควบคุมการงอกของเมล็ดได้ดีขึ้น พวกเขาระบุภูมิภาคของโครโมโซมที่หกในบรรพบุรุษป่าของพันธุ์ผักกาดหอมเชิงพาณิชย์ที่ช่วยให้เมล็ดงอกในอุณหภูมิที่อบอุ่น เมื่อนำโครโมโซมมาผสมข้ามพันธุ์กับผักกาดหอมที่ปลูก พันธุ์เหล่านั้นสามารถงอกในอุณหภูมิที่อบอุ่นได้

การศึกษาการทำแผนที่ทางพันธุกรรมเพิ่มเติมมุ่งเน้นไปที่ยีนเฉพาะที่ควบคุมการผลิตฮอร์โมนพืชที่เรียกว่ากรดแอบไซซิกซึ่งเป็นที่รู้จักในการยับยั้งการงอกของเมล็ด ยีนที่ระบุใหม่นี้จะ “เปิด” ในเมล็ดผักกาดหอมส่วนใหญ่เมื่อเมล็ดสัมผัสกับความชื้นที่อุณหภูมิอุ่น ซึ่งจะเพิ่มการผลิตกรดแอบไซซิก อย่างไรก็ตาม ในบรรพบุรุษป่าที่นักวิจัยกำลังศึกษาอยู่นั้น ยีนนี้ไม่เปิดทำงานที่อุณหภูมิสูง เป็นผลให้ไม่มีการผลิตกรดแอบไซซิกและเมล็ดยังสามารถงอกได้

จากนั้นนักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถ “เงียบ” หรือกลายพันธุ์ยีนที่ยับยั้งการงอกในผักกาดหอมที่ปลูกได้ ทำให้พันธุ์เหล่านั้นสามารถงอกและเติบโตได้แม้ในอุณหภูมิสูง

นักวิจัยคนอื่น ๆ ในการศึกษา ได้แก่ นักวิจัยหลังปริญญาเอก Heqiang Huo และนักวิจัย Peetambar Dahal จาก UC Davis Department of Plant Sciences; Keshavulu Kunusoth จาก Acharya NG Ranga Agricultural University ประเทศอินเดีย; และ Claire McCallum จาก Arcadia Biosciences ซึ่งให้สายพันธุ์ผักกาดหอมกับยีนเป้าหมายที่หลากหลายเพื่อช่วยยืนยันผลการศึกษา

เงินทุนสำหรับการศึกษานี้มอบให้กับกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา – สถาบันอาหารและการเกษตรแห่งชาติและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ

 ขั้นตอนการข้ามควบคุมที่ใช้ทำพันธุ์ต้านทาน

ในการเปลี่ยนการรับรู้ของผู้บริโภค การสื่อสารบทบาทของนวัตกรรมทางเทคโนโลยีในการเกษตรผ่านการเล่าเรื่องเป็นสิ่งสำคัญ แทนที่จะอธิบายลักษณะทางเทคนิคและความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีเอง ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีการเพาะพันธุ์ใหม่มีศักยภาพในการรักษาพันธุ์ท้องถิ่น ประเพณีด้านอาหาร และเพื่อสนับสนุนความหลากหลาย นวัตกรรมสามารถควบคู่ไปกับการรักษาประเพณีอาหาร สิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนจากตัวอย่างการทำไวน์พันธุ์ดั้งเดิมที่ต้านทานต่อเชื้อราที่ก่อโรคผ่าน NBTs

แต่บางทีที่สำคัญที่สุด เราต้องฟื้นฟูความไว้วางใจจากฝั่งผู้บริโภค: เชื่อมั่นในโอกาสที่นำเสนอโดยความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์เพื่อการพัฒนาเศรษฐกิจที่ยั่งยืน และความไว้วางใจในชุมชนวิทยาศาสตร์ในฐานะแหล่งข้อมูลและคำแนะนำที่เชื่อถือได้ การฟื้นฟูความไว้วางใจในชุมชนวิทยาศาสตร์สามารถเกิดขึ้นได้จากความพยายามร่วมกันของสถาบันวิทยาศาสตร์ในด้านใดด้านหนึ่งเพื่อสื่อสารผลทางวิทยาศาสตร์และผลกระทบในทางปฏิบัติในลักษณะที่ชัดเจนและโปร่งใสและของผู้บริโภคในอีกด้านหนึ่งเพื่ออ้างถึงความน่าเชื่อถือและสิทธิ์ แหล่งข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ หากเราไม่สามารถสร้างความสัมพันธ์ที่ไว้วางใจซึ่งกันและกันได้ เราก็จะถูกลิขิตให้ไม่เห็นการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่แปลเป็นผลประโยชน์ทางสังคม

หมายเหตุบรรณาธิการ: Prof. Michele Morgante เป็นศาสตราจารย์เต็มคณะที่ Laboratory of Plant Genomics ของ University of Udine ประเทศอิตาลี สล็อตแตกง่าย