آووکادوها: درختانی با دو چهره؛ صبح‌ها ماده، عصرها نر!

کد خبر: ۹۳۳۱۲۷
تاریخ انتشار: ۱۵ : ۱۴ – ۱۰ مرداد ۱۴۰۵

پژوهشگران موفق به شناسایی ژنی شده‌اند که سازوکار تغییر جنس روزانه گل‌های آووکادو را پس از یک قرن تحقیق رمزگشایی می‌کند. درختان آووکادو برای جلوگیری از خودگرده‌افشانی و بهبود کیفیت میوه، از یک راهبرد منحصر به فرد استفاده می‌کنند. گل‌های این درخت که هرمافرودیت هستند، در طول روز بین نقش‌های نر و ماده تغییر می‌کنند. تقریباً نیمی از درختان (نوع الف) در صبح‌ها نقش ماده (پذیرنده‌ی گرده) و در بعدازظهر نقش نر (تولیدکننده‌ی گرده) را ایفا می‌کنند، در حالی که نیمی دیگر (نوع ب) دقیقاً برعکس عمل می‌کنند.

خودگرده‌افشانی در آووکادو می‌تواند منجر به کاهش تنوع ژنتیکی، بروز صفات ضعیف، کاهش کیفیت و اندازه میوه و تولید درختانی کم‌دوام شود. به همین دلیل، درختان آووکادو با تغییر جنس روزانه‌ی گل‌های خود، گرده‌افشانی متقابل را به اجبار ایجاد می‌کنند تا تنوع ژنتیکی و کیفیت میوه حفظ شود. این تغییر جنس روزانه که نخستین بار در سال ۱۹۲۷ توسط گیاه‌شناسی به نام «ای. بی. استوت» توصیف شد، معمایی صدساله برای پژوهشگران و پرورش‌دهندگان بوده است.

اکنون تیمی از پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، دیویس و ریورساید موفق به شناسایی ژن کلیدی SDMYB شده‌اند که این ریتم پیچیده را کنترل می‌کند. هر گل آووکادو دو بار باز می‌شود؛ بار نخست در نقش ماده و بار دوم در نقش نر. تفاوت اصلی درختان نوع «الف» و «ب»، زمان‌بندی این دو بازشدگی است. درختان نوع «الف»، اولین بازشدگی (دوره‌ی ماده) را در صبح و دومین بازشدگی (دوره‌ی نر) را در بعدازظهر روز بعد تجربه می‌کنند، در حالی که درختان نوع «ب» این فرایند را برعکس انجام می‌دهند.

این تفاوت زمان‌بندی، سیستم هماهنگی را ایجاد می‌کند که در آن درختان نوع «الف» و «ب» می‌توانند در طول روز گرده‌ی یکدیگر را دریافت کنند و خطر خودگرده‌افشانی را به حداقل برسانند. پژوهشگران با تحلیل ژنوم صدها درخت آووکادو، موفق به شناسایی ارتباط میان رفتار گل‌دهی و یک ژن شدند. ژن SDMYB که نوعی فاکتور رونویسی است، زمان باز شدن گل‌ها را تنظیم می‌کند. این ژن در دو نسخه یا الل (گونه‌های مختلف یک ژن) در درختان وجود دارد که مشابه کروموزوم‌های جنسی در جانوران عمل می‌کنند. نسخه‌ی غالب (الل A1) به درخت ویژگی نوع «الف» را می‌بخشد و نسخه‌ی مغلوب (الل A2) ویژگی نوع «ب» را تعیین می‌کند.

به گفته‌ی جفری گرو، پژوهشگر دانشگاه برکلی و نویسنده‌ی اول مطالعه، درختان نوع «الف» یک نسخه از هر الل را حمل می‌کنند، در حالی که درختان نوع «ب» دو نسخه از الل مغلوب را دارند. پیش از این، پرورش‌دهندگان برای تعیین نوع گل‌دهی یک نهال آووکادو باید ۵ تا ۱۰ سال صبر می‌کردند تا درخت به سن گل‌دهی برسد. با شناسایی ژن SDMYB، اکنون می‌توان با استفاده از یک نشانگر ژنتیکی، نوع گل‌دهی نهال را در همان مرحله‌ی اولیه تشخیص داد.

اریک فوخت، پژوهشگر دانشگاه ریورساید، این کشف را «میانبری بی‌سابقه» توصیف می‌کند و می‌گوید: «به‌جای سال‌ها انتظار برای گل‌دهی، اکنون می‌توانیم نوع گل را تقریباً بلافاصله با استفاده از دی‌ان‌ای آن شناسایی کنیم. این به ما امکان می‌دهد تصمیمات هوشمندانه‌تری برای اصلاح نژاد بگیریم.» تشخیص زودهنگام نوع گل‌دهی به کشاورزان این امکان را می‌دهد تا با بهینه‌سازی گرده‌افشانی متقابل، عملکرد و کیفیت میوه را افزایش دهند.

پژوهشگران با مقایسه‌ی ژنوم آووکادو با گونه‌های درختی مرتبط، دریافتند که همین دو نسخه از ژن SDMYB در دستکم ۲۶ گونه‌ی دیگر نیز وجود دارد. این موضوع نشان می‌دهد که این مکانیسم ژنتیکی برای تنظیم رفتار گل‌دهی و جلوگیری از همخونی، بسیار فراتر از آووکادو تکامل یافته است. به گفته‌ی گراهام کوپ، استاد تکامل و بوم‌شناسی دانشگاه دیویس و نویسنده‌ی ارشد مطالعه، این سازوکار دستکم ۴۲ میلیون سال قدمت دارد. اما نکته‌ی جالب توجه این است که دارچین (که از خانواده‌ای دورتر است)، با وجود داشتن سیستم مشابه، فاقد این چندریختی ژنی است. این موضوع نشان می‌دهد تغییر جنس روزانه در گونه‌های مختلف، به‌طور مستقل و همگرا تکامل یافته است.