เซ็กซี่บาคาร่า ฮอร์โมนจากแล็บอาจเปิดเผยความลับของพืช

เซ็กซี่บาคาร่า นักวิจัย Keiko Torii และเพื่อนร่วมงานของ Howard Hughes Medical Institute (HHMI) นักวิจัยจากสถาบันการแพทย์ Howard Hughes Medical Institute (HHMI) ได้พัฒนาฮอร์โมนออกซินฮอร์โมนพืชสังเคราะห์และตัวรับที่ออกแบบขึ้นเพื่อรับรู้ฮอร์โมนพืชในเวอร์ชันสังเคราะห์และเพื่อนร่วมงานพร้อมที่จะเปิดเผยการทำงานภายในของพืช

งานใหม่นี้ ซึ่งระบุไว้ในวารสาร Nature Chemical Biology

เมื่อวันที่ 22 มกราคม 2018 ว่า  เป็น “เครื่องมือที่เปลี่ยนแปลงเพื่อทำความเข้าใจการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช” Torii นักชีววิทยาพืชแห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าว ความเข้าใจนั้นอาจมีนัยสำคัญทางการเกษตร เช่น เพิ่มความเป็นไปได้ของวิธีการใหม่ๆ ในการทำให้สตรอเบอร์รี่และมะเขือเทศสุก

สำหรับพืช ฮอร์โมนออกซินเป็นราชา ในบรรดางานอื่น ๆ อีกมากมาย ออกซินช่วยให้ดอกทานตะวันติดตามแสงแดด รากงอกขึ้นต่ำ และผลสุก งานที่หลากหลายนี้ รวมทั้งความจริงที่ว่าทุกเซลล์ในพืชสามารถผลิตและตรวจจับออกซินได้ ทำให้ยากต่อการแยกแยะบทบาทต่างๆ ของฮอร์โมน Torii กล่าวว่า “เป็นเรื่องลึกลับมากที่โมเลกุลธรรมดาๆ แบบนี้สามารถทำอะไรได้มากมาย”

เธอและเพื่อนร่วมงานได้เริ่มสร้างวิธีใหม่ในการศึกษาการตอบสนองของพืชต่อออกซินโดยการออกแบบฮอร์โมนที่ผลิตในห้องปฏิบัติการซึ่งสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ การทำงานร่วมกับนักเคมีสังเคราะห์ในญี่ปุ่น นักวิจัยได้เพิ่มการกระแทกเล็กๆ น้อยๆ ให้กับโครงสร้างของออกซิน นั่นคือวงแหวนไฮโดรคาร์บอนที่ปกติแล้วจะไม่มีออกซิน จากนั้นนักวิจัยได้ปรับแต่งตัว  รับออกซินของพืช Arabidopsis ซึ่งเป็นโปรตีนที่อยู่ด้านนอกของเซลล์พืชและตรวจจับออกซิน คราวนี้ นักวิจัยได้นำกรดอะมิโนขนาดใหญ่ออกจากตัวรับ ทำให้เกิดรูขนาดพอเหมาะเพื่อใส่ออกซินที่ทำในห้องปฏิบัติการ สวิตช์ง่ายๆ ที่เรียกว่ากลยุทธ์ “การชนแล้วทิ้ง” “ช่างสง่างามจริงๆ” โทริอิกล่าว

ต่อไป นักวิจัยทดสอบว่าชุดที่ตรงกันนี้ – ออกซินสังเคราะห์และตัวรับสังเคราะห์ – สามารถทำงานได้เหมือนกับคู่ออกซิน/ตัวรับตามธรรมชาติของเซลล์หรือไม่ ระบบที่ออกแบบมาอย่างประณีตทำงานอย่างสวยงาม การทดลองบนรากแสดงให้เห็น

โดยปกติ รากที่สัมผัสกับออกซินจะหยุดเติบโต และแทนที่จะเติบโตไปด้านข้างโดยกระตุ้นเซลล์ต้นกำเนิดที่แตกออกจากรากหลัก Torii เปรียบเทียบกระบวนการที่เรียกว่าการพัฒนารากด้านข้างกับมนุษย์ต่างดาวที่ระเบิดผ่านท้อง หลังจากตรวจพบออกซินสังเคราะห์  พืช Arabidopsis ได้  รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิตตัวรับออกซินสังเคราะห์ซึ่งมีพฤติกรรมเหมือนปกติ โดยจะเติบโตเป็นลูกประดับด้านข้างของกิ่งก้านสาขาเดียวกัน

ยิ่งไปกว่านั้น รากที่ไม่มีตัวรับออกซินสังเคราะห์นั้น “ตาบอด” ต่อออกซินสังเคราะห์ โดยพื้นฐานแล้วเป็นการพิสูจน์ว่าฮอร์โมนเทียมนั้นตรวจพบโดยตัวรับเทียมเท่านั้น Torii และเพื่อนร่วมงานของเธอเรียกการเปลี่ยนแปลงนี้ว่าเป็น “การจี้สารเคมี” ซึ่งเป็นการเทคโอเวอร์ที่มีการควบคุมอย่างดีซึ่งขณะนี้จะช่วยให้นักวิจัยสามารถแยกแยะงานของออกซินในโรงงานที่พันกัน

เมื่อระบบของพวกเขาทำงาน นักวิจัยได้ทดสอบคำถามที่มีมายาวนานในชีววิทยาพืช นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าต้นอ่อนที่งอกใช้ออกซินเพื่อให้เติบโตอย่างรวดเร็ว แต่ตัวตนของตัวรับที่แน่นอนที่ทำให้กระบวนการนี้เกิดขึ้นไม่ได้ถูกตัดสิน

ชุมชนวิทยาศาสตร์มีผู้ต้องสงสัยอยู่ในใจ 

ทีมงานของ Torii ได้ผลิตพืชที่ไม่มีตัวรับออกซินตามธรรมชาติที่เรียกว่า TIR1 และมีพืชสังเคราะห์แทน เมื่อสัมผัสกับสารออกซินเทียม ต้นกล้าเหล่านี้เริ่มเติบโตอย่างรวดเร็ว โดยมีลักษณะเหมือนกับว่ามีตัวรับปกติ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าการยืดตัวของเมล็ดเกิดขึ้นได้จริงผ่านตัวรับ TIR1

คำถามทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานอื่นๆ สามารถแก้ปัญหาได้ด้วยระบบนี้ Torii กล่าว เช่น บทบาทของออกซินในการเปิดปากใบ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ช่วยให้พืชหายใจได้

อยู่มาวันหนึ่ง ออกซินสังเคราะห์อาจพบสถานที่ทำการเกษตรด้วยซ้ำ ปัจจุบันมีการพ่นออกซินบนผลไม้เพื่อเร่งการสุก แต่ในระดับความเข้มข้นสูง ฮอร์โมนสามารถทำหน้าที่เป็นสารกำจัดวัชพืชที่ฆ่าพืชได้ ผลไม้ที่ออกแบบมาเพื่อรับสารสังเคราะห์นั้นสามารถทำให้สุกด้วยฮอร์โมนออกซินสังเคราะห์ได้ Torii กล่าว โดยไม่จำเป็นต้องฉีดสเปรย์ออกซินตามอำเภอใจ แต่เธอเตือนว่า ต้องทำการทดสอบมากกว่านี้อีกมากก่อนที่ระบบฮอร์โมนสังเคราะห์จะสามารถนำมาใช้ในการปลูกอาหารได้

ที่มา: Howard Hughes Medical Institute

ผสานใหม่ของสารพันธุกรรมหรือไม่ การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมจะถือเป็นการรวมตัวใหม่ของสารพันธุกรรมเมื่อมีการแทรกยีนหรือลำดับดีเอ็นเอที่มีเสถียรภาพและร่วมกันอย่างน้อยหนึ่งรายการซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างทางพันธุกรรมที่กำหนดไว้อย่างถาวรในจีโนมพืช ขั้นตอนนี้มีกำหนดเวลา 60 วัน ซึ่งในตอนท้ายผู้สมัครจะได้รับคำตอบจากหน่วยงานที่ระบุว่าผลิตภัณฑ์ที่อธิบายไว้อยู่ภายใต้ข้อบังคับของ GE หรือไม่ ขั้นตอนทำงานได้ดีและมีการส่งใบสมัครจำนวนหนึ่ง – ส่วนใหญ่เป็นรุ่นจีโนมที่กำหนดเป้าหมาย – และคำตอบทั้งหมดถูกส่งตรงเวลา การปรึกษาหารือจะกำหนดว่าผลลัพธ์ของกระบวนการผสมพันธุ์เป็นการผสมผสานใหม่ของสารพันธุกรรมหรือไม่ การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมจะถือเป็นการรวมตัวใหม่ของสารพันธุกรรมเมื่อมีการแทรกยีนหรือลำดับดีเอ็นเอที่มีเสถียรภาพและร่วมกันอย่างน้อยหนึ่งรายการซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างทางพันธุกรรมที่กำหนดไว้อย่างถาวรในจีโนมพืช ขั้นตอนนี้มีกำหนดเวลา 60 วัน ซึ่งในตอนท้ายผู้สมัครจะได้รับคำตอบจากหน่วยงานที่ระบุว่าผลิตภัณฑ์ที่อธิบายไว้อยู่ภายใต้ข้อบังคับของ GE หรือไม่ ขั้นตอนทำงานได้ดีและมีการส่งใบสมัครจำนวนหนึ่ง – ส่วนใหญ่เป็นรุ่นจีโนมที่กำหนดเป้าหมาย – และคำตอบทั้งหมดถูกส่งตรงเวลา การปรึกษาหารือจะกำหนดว่าผลลัพธ์ของกระบวนการผสมพันธุ์เป็นการผสมผสานใหม่ของสารพันธุกรรมหรือไม่ การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมจะถือเป็นการรวมตัวใหม่ของสารพันธุกรรมเมื่อมีการแทรกยีนหรือลำดับดีเอ็นเอที่มีเสถียรภาพและร่วมกันอย่างน้อยหนึ่งรายการซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างทางพันธุกรรมที่กำหนดไว้อย่างถาวรในจีโนมพืช ขั้นตอนนี้มีกำหนดเวลา 60 วัน ซึ่งในตอนท้ายผู้สมัครจะได้รับคำตอบจากหน่วยงานที่ระบุว่าผลิตภัณฑ์ที่อธิบายไว้อยู่ภายใต้ข้อบังคับของ GE หรือไม่ ขั้นตอนทำงานได้ดีและมีการส่งใบสมัครจำนวนหนึ่ง – เซ็กซี่บาคาร่า