เซ็กซี่บาคาร่า ข้าวโพดมีอัตราผลผลิตสูงกว่าพืชผลอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัด ลักษณะเฉพาะของใบไม้และการสังเคราะห์ด้วยแสงรูปแบบพิเศษ (เรียกว่า ‘C4’) ที่พัฒนาขึ้นในช่วงวิวัฒนาการทำให้ข้าวโพดสามารถเติบโตได้เร็วกว่าพืชที่เทียบเคียงได้มาก เป็นผลให้ข้าวโพดต้องการกลยุทธ์การขนส่งที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการกระจายโฟโตแอสซิมิเลตที่เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงทั่วทั้งโรงงาน
นักวิจัยจาก Heinrich-Heine University Duesseldorf (HHU)
ได้ค้นพบกลไกการโหลดของ phloem ที่ยังไม่เคยมีการอธิบายมาก่อน – ปลอกหุ้มรอบๆ หลอดเลือดเป็นสถานที่สำหรับขนส่งสารประกอบต่างๆ เช่น น้ำตาลหรือกรดอะมิโน การพัฒนากลไกนี้อาจเป็นขั้นตอนวิวัฒนาการที่เด็ดขาดต่ออัตราการขนส่งที่สูงขึ้น ซึ่งทำให้พืชข้าวโพดประสบความสำเร็จและมีประโยชน์เป็นพิเศษ นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่จะเชื่อมโยงกับการสังเคราะห์ด้วยแสง C4 ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าที่ข้าวโพดใช้เมื่อเปรียบเทียบกับพืชชนิดอื่นซึ่งใช้การสังเคราะห์ด้วยแสง C3 เท่านั้น การศึกษานำโดย Ji Yun Kim และ Wolf B. Frommer จากสถาบันสรีรวิทยาระดับโมเลกุลที่ HHU
ใบพืชมีโครงสร้างที่แตกต่างกันที่ด้านบน (ด้านแอกเซียล) และด้านล่าง (ด้านแอกเชียล) และแต่ละด้านทำหน้าที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในข้าวโพด สารลำเลียงซูโครส (SWEET) ทำหน้าที่ใน “เซลล์เปลือกหุ้มมัด” (ซึ่งจัดกรอบมัดของหลอดเลือดเหมือนพวงหรีด) ที่ด้านตามแนวแกนของใบ ในโรงงานต้นแบบ Arabidopsis thaliana น้ำตาลที่ปล่อยออกมาทาง SWEETs จากเซลล์ phloem parenchyma จะถูกขนส่งโดยตรงไปยังเซลล์ข้างเคียงโดยการขนส่งแบบแอคทีฟ ในข้าวโพด น้ำตาลจะถูกปล่อยออกมาในทิศทางของ phloem โดยเซลล์เปลือกมัดขนาดใหญ่สองเซลล์ พื้นผิวขนาดใหญ่ของเซลล์ปลอกหุ้มเมื่อเปรียบเทียบกับเนื้อเยื่อของต้นฟลอกสทำให้อัตราการขนส่งสูงขึ้นมาก ข้าวโพดสามารถขนส่งน้ำตาลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อเทียบกับ Arabidopsis
นักศึกษาปริญญาเอกและผู้เขียนคนแรก Margaret Bezrutczyk จาก HHU เน้นย้ำว่า: “เซลล์เปลือกหุ้มที่จัดเรียงในพวงหรีดจะมีลักษณะเหมือนกันในแวบแรก วิธีการหาลำดับเซลล์เดียวที่เราใช้ทำให้สามารถแยกแยะระหว่างเซลล์ฝักแบบมัดประเภทต่างๆ ในใบข้าวโพดได้เป็นครั้งแรก ด้วยเทคโนโลยีนี้ เราคาดหวังว่าจะมีการค้นพบเซลล์ประเภทอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มหลอดเลือดในอนาคต”
หัวหน้าสถาบัน Frommer เน้นย้ำถึงความสำคัญของการค้นพบนี้ โดยกล่าวว่า “ต้นข้าวโพดให้ผลผลิตสูงเนื่องจากการสังเคราะห์ด้วยแสง C4 เป็นไปได้ว่าผลผลิตข้าวหรือพืชผลอื่นๆ สามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยการถ่ายโอนกลไกการโหลดจากข้าวโพดไปเป็นพืชผลเหล่านี้”
ที่มา: Heinrich-Heine University Duesseldorf
Gradus สามารถใช้เครื่องมือของเขาในการพิจารณาพันธุกรรมของพืชและได้ภาพองค์ประกอบทางพันธุกรรมของพันธุ์พืชในอุดมคติ เขาไม่จำเป็นต้องตรวจสอบว่าพ่อพันธุ์แม่พันธุ์ผิดหรือถูก แต่ตอนนี้พวกเขาสามารถพูดว่า “ว้าว เรารู้ลำดับพันธุกรรมที่เราต้องการในโรงงานแห่งใหม่ของเราแล้ว” จากนั้นในครั้งต่อไปที่พ่อพันธุ์แม่พันธุ์นำพืชมาแสดง พวกเขาสามารถวิเคราะห์และบอกได้ว่าต้องการต้นนั้นหรือไม่ พวกเขาสามารถบอกได้ว่าคล้ายกับสิ่งที่พวกเขาต้องการหรือใกล้เคียงกับสิ่งที่เราต้องการหรือไม่ เมื่อเรานำสิ่งเหล่านั้นมารวมกัน เราจะได้รับประโยชน์จากการทำงานร่วมกันระหว่างสองสาขาวิชา
“เราเชื่อว่าหากเรารวมความสามารถของ NRGene และ Philoseed เข้าด้วยกัน เราจะได้รับเครื่องมือที่แข็งแกร่งมากด้วยการยกระดับเพื่อทำลายไวรัส ToBRFV ตัวใหม่ ซึ่งน่าจะเป็นปัญหาที่เกี่ยวข้องมากที่สุดในอุตสาหกรรมมะเขือเทศทั่วโลกในปัจจุบัน” เขากล่าว
NRGene ใช้เทคโนโลยีการคำนวณทางพันธุกรรม
ที่ล้ำสมัยเพื่อแนะนำสารพันธุกรรมชนิดใหม่เข้าสู่พันธุ์ชั้นยอดหลายๆ สายพันธุ์ในเวลาอันสั้น กระบวนการนี้ใช้จำนวนรุ่นขั้นต่ำในการรวมคุณลักษณะ พืชจำนวนน้อยลงจำเป็นต้องค้นหาเครื่องหมายโมเลกุลสำหรับลักษณะที่กำหนด มักจะมีต้นกำเนิด 100 ตัวหรือน้อยกว่าเพื่อพัฒนาเครื่องหมายระดับโมเลกุลสำหรับการต้านทานโรคหรือลักษณะอื่นๆ ซึ่งจะช่วยลดปริมาณพื้นที่เรือนกระจกที่จำเป็น การประมวลผลแบบคลาวด์ทำให้สามารถจัดการและถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากที่จำเป็นในการพัฒนาเครื่องหมายโมเลกุลที่เป็นกรรมสิทธิ์
ในปีที่ผ่านมา ความจำเป็นในการสังเกตการณ์ภาคสนามที่ลดลงได้ขจัดอุปสรรคและข้อจำกัดทางภูมิศาสตร์หลายประการที่กำหนดโดยการล็อกดาวน์ COVID-19 ในขณะที่บริษัทอื่นๆ ถูกจำกัดและไม่สามารถทำการสังเกตการณ์ภาคสนามได้ งานของ NRGene ยังคงดำเนินต่อไปและส่วนใหญ่ไม่มีอุปสรรคจากการล็อกดาวน์
“เราใช้ประโยชน์จากคลาวด์คอมพิวติ้ง ปัญญาประดิษฐ์ และแมชชีนเลิร์นนิงร่วมกับการขยายพันธุ์พืชเพื่อให้ได้ผลลัพธ์เร็วกว่าที่เราจะทำได้หากเราต้องอาศัยการสังเกตการณ์ภาคสนามอยู่เสมอ ตอนนี้ NRGene อยู่ในฐานะที่จะมองหาการนำโครงการออกสู่ตลาดก่อน” Gradus กล่าว
ความก้าวหน้านี้เกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องใช้วิธีการทางเทคโนโลยีชีวภาพ เช่น การดัดแปลงพันธุกรรม (GMO) หรือการแทรกแซง CRISPR ความคืบหน้าเกี่ยวข้องกับการปรับปรุงพันธุ์แบบคลาสสิกแบบเร่งรัด และทำให้ถูกต้องมากขึ้นโดยบิ๊กดาต้าและการพัฒนาเครื่องหมายระดับโมเลกุล เซ็กซี่บาคาร่า
