صبحها ماده، عصرها نر؛ درختان آووکادو چگونه هر روز تغییر جنس میدهند؟
درختان آووکادو برای جلوگیری از خودگردهافشانی و افزایش کیفیت میوه، راهبرد شگفتانگیزی را به کار میگیرند. گلهای این درخت که نرماده (هرمافرودیت) هستند، در طول روز بین نقش نر و ماده جابهجا میشوند. حدود نیمی از درختان (نوع الف) صبحها نقش ماده (پذیرندهی گرده) و بعدازظهرها نقش نر (تولیدکنندهی گرده) را ایفا میکنند و نیمی دیگر (نوع ب) دقیقاً برعکس عمل میکنند.
خودگردهافشانی در آووکادو باعث کاهش تنوع ژنتیکی، بروز صفات ضعیف، کاهش کیفیت و اندازه میوه و تولید درختانی کمدوام میشود. 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.
تغییر جنس روزانه گلهای آووکادو 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.
سازوکار ژنتیکی که تغییر جنس روزانه آووکادو را کنترل میکند، حدود ۴۲ میلیون سال قدمت دارد و در دستکم ۲۶ گونهی درختی دیگر نیز دیده میشود
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. 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 شدند ارتباط میان رفتار گلدهی و یک ژن را شناسایی کنند. ژن مورد نظر که SDMYB نام دارد، نوعی فاکتور رونویسی است که 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.
- درختان غولپیکر استوایی سازوکاری شگفتانگیز برای مقابله با خشکسالی دارند27 روز قبلمطالعه '3
- این گل آفریقایی برای جذب مگسهای نر، مگسهای ماده جعلی میسازد07 فروردین 02مطالعه '4
- ترفند تکاملی عجیب: برخی گیاهان برای گردهافشانی بوی تعفن تولید میکنند22 اردیبهشت 04مطالعه '3
به نوشته ساینتیفیک آمریکن، 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.
تشخیص زودهنگام نوع گلدهی به کشاورزان امکان میدهد تا با بهینهسازی گردهافشانی متقابل، عملکرد و کیفیت میوه را افزایش دهند
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.»
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.
پژوهش در ژورنال PNAS منتشر شده است.
