وفقًا للأكاديمية الصينية للعلوم، في 22 نوفمبر، نشرت مجموعة أبحاث تشاو دايين التابعة لمركز التميز في علوم النباتات الجزيئية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ومجموعة أبحاث تيان تشيشي التابعة لمعهد علم الوراثة وعلم الأحياء التنموي منشورًا على الإنترنت في علم الأحياء الحالي بعنوان المتغيرات الطبيعية لناقلات الموليبدات تساهم في إنتاج سمات فول الصويا من خلال الأوراق البحثية التي تؤثر على تخليق الأوكسين. في هذه الدراسة، تم استنساخ جينين رئيسيين ينظمان التباين الطبيعي لمحتوى الموليبدينوم في حبوب فول الصويا، GmMOT1.1 وGmMOT1.2، من خلال تحليل الارتباط على مستوى الجينوم. وأظهرت النتائج أن هذين الجينين زادا مساحة التمثيل الضوئي لأوراق فول الصويا من خلال تعزيز تخليق الأوكسين المعتمد على الموليبدينوم في أوراق فول الصويا، وبالتالي زيادة إنتاجية فول الصويا. بالإضافة إلى ذلك، وجدت الدراسة أيضًا أن الجينين لهما خمسة أنماط فردية، ويرتبط التوزيع الجغرافي لهذه الأنماط الفردية ارتباطًا وثيقًا بدرجة حموضة التربة، والتي يمكن أن توفر علامات جزيئية لتربية فول الصويا المخصصة التي تتكيف مع أنواع التربة المختلفة.
الموليبدينوم (Mo) هو عنصر تتبع لا غنى عنه في نمو النبات ويلعب دورا هاما في العديد من العمليات البيولوجية. بالنسبة للنباتات البقولية، يعتبر سماد الموليبدينوم مهمًا بشكل خاص. في الإنتاج الزراعي، غالبًا ما يكون من الضروري زيادة القدرة الإنتاجية لمحاصيل البقوليات عن طريق استخدام سماد الموليبدينوم الورقي. من المعتقد عمومًا أن الطلب المرتفع للغاية على سماد الموليبدينوم في النباتات البقولية يرتبط بارتفاع الطلب على الموليبدينوم في عملية تثبيت النيتروجين البيولوجي للنباتات البقولية. ومع ذلك، فإن هذه النظرية تتعارض مع ضرورة رش سماد الموليبدينوم على الأوراق في الإنتاج. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن تثبيت النيتروجين في العقيدات يحدث في الجذور، ولكن لا توجد تقارير عن نقل العناصر الغذائية المعدنية من الأوراق إلى الجذور في النباتات. لذلك، قد تكون هناك آلية غير معروفة لسبب استخدام سماد الموليبدينوم الورقي لتعزيز الإنتاج.
يعد فول الصويا أحد المحاصيل الرئيسية وهو المصدر الرئيسي للبروتين والزيت للإنسان. ومع ذلك، فمن غير الواضح ما إذا كانت هناك اختلافات طبيعية في قدرة أصناف فول الصويا المختلفة على امتصاص واستخدام الموليبدينوم، وكيف تؤثر هذه الاختلافات على إنتاج فول الصويا، وكيف يمكن استغلال هذه الاختلافات.
في هذه الدراسة، قمنا باستنساخ جينين ينظمان التباين الطبيعي لمحتوى الموليبدينوم في فول الصويا، GmMOT1.1 وGmMOT1.2، باستخدام التحليل الأيوني والارتباط على مستوى الجينوم. ومن خلال مزيد من التحليل، وجد أن سلالة فول الصويا الطبيعية تحتوي على خمسة أنماط فردية رئيسية هي GmMOT1.1 وGmMOT1.2. من بينها، كان مستوى التعبير وقدرة نقل الموليبدينوم للنمط الفرداني الخامس هو الأعلى في فول الصويا، في حين كان مستوى التعبير وقدرة نقل الموليبدينوم للنمط الفرداني 4 هو الأدنى. أظهرت سلسلة من التجارب الجينية والجزيئية أن GmMOT1.1 وGmMOT1.2 كانا متورطين في امتصاص الموليبدينوم بواسطة جذور فول الصويا ونقل الموليبدينوم من البراعم بواسطة الجذور. عندما انخفضت وظيفة GmMOT1.1 وGmMOT1.2، انخفض محتوى الموليبدينوم وإنتاجية الطفرات بشكل كبير، في حين أن تعزيز GmMOT1.1 يمكن أن يزيد بشكل كبير من محتوى الموليبدينوم وإنتاجية فول الصويا. لذلك، ينظم هذان الجينين محتوى الموليبدينوم في براعم فول الصويا ويؤثران بشكل أكبر على محصول فول الصويا.
وأظهرت الدراسة أن GmMOT1.1 وGmMOT1.2 لم يؤثرا على قدرة تثبيت النيتروجين في العقيدات الجذرية، كما لم يؤثرا على عمليات استيعاب النيتروجين الأخرى. تم تغيير محتوى الأوكسين في الأوراق بشكل ملحوظ في الطفرات والإفراط في التعبير عن GmMOT1.1 وGmMOT1.2. من بينها، انخفض محتوى الأوكسين في أوراق المتحولة بشكل ملحوظ، في حين زاد محتوى الأوكسين في أوراق الخطوط المفرطة التعبير. علاوة على ذلك، أظهرت النتائج وجود أوكسيديز ألدهيد مرتبط بالموليبدينوم في أوراق فول الصويا، والذي يمكن أن يحفز تخليق الإندول-3-أسيتالديهيد (IAAld) من أوكسين إندول-3-حمض الأسيتيك (IAA)، لكن النشاط التحفيزي يعتمد على محتوى الموليبدينوم. لذلك، عندما أصبحت وظائف GmMOT1.1 وGmMOT1.2 أقوى، زاد محتوى الموليبدينوم في الأوراق، مما عزز تخليق الأوكسين ونمو الأوراق، مما أدى بدوره إلى زيادة إنتاجية فول الصويا. وهذا ما يفسر إمكانية تعزيز إنتاجية فول الصويا في الزراعة عن طريق رش سماد الموليبدينوم مباشرة من الأوراق.
بالإضافة إلى ذلك، وجدت الدراسة أيضًا أن هناك ارتباطًا وثيقًا بين توزيع الأنماط الفردية المختلفة للجينين في مناطق النمو المختلفة في الصين ودرجة حموضة التربة. تم توزيع الأنماط الفردانية عالية الأداء بشكل رئيسي في مناطق التربة الحمضية منخفضة الموليبدينوم، في حين تم توزيع الأنماط الفردية ضعيفة الأداء بشكل أكبر في مناطق التربة القلوية عالية الموليبدينوم، مما يشير إلى أنه تم اختيار الاثنين بشكل مصطنع. يشير هذا إلى أنه يمكن استخدام هذين الجينين لتصميم علامات جزيئية لتطوير أصناف مخصصة عالية الإنتاجية من فول الصويا تتكيف مع التربة ذات مستويات الحموضة المختلفة.
كشفت هذه الدراسة عن الآلية الوراثية للتباين الطبيعي لمحتوى الموليبدينوم في حبوب فول الصويا، وأوضحت مبدأ سماد الموليبدينوم في محاصيل البقوليات، واستكشفت العلامات الجزيئية لتربية فول الصويا المخصصة وفقًا لدرجة الحموضة في التربة، مما وفر أساسًا علميًا لمزيد من تحسين زراعة فول الصويا. واستراتيجيات التربية وزراعة أصناف فول الصويا ذات الكفاءة التغذوية.
