Kako je kukuruz postao jedna od najvažnijih biljaka u genetici

Pre oko 9.000 godina ljudi na području današnjeg Meksika počeli su da uzgajaju teosintu, divlju travu iz doline reke Balsas. Njeni klipovi tada su bili gotovo neprepoznatljivi u poređenju sa današnjim kukuruzom - bili su sitni i sadržavali su svega nekoliko tvrdih zrna zaštićenih čvrstim omotačem.

Uzgoj se postepeno širio prema Srednjoj Americi, a na području današnjeg Hondurasa, na lokalitetu El Gigante, pronađeni su ostaci koji pokazuju da je pre oko 4.300 godina već postojao potpuno domestifikovan i veoma produktivan oblik. Prvi poljoprivrednici generacijama su birali biljke sa poželjnim svojstvima - veće klipove, više zrna i osobine koje su olakšavale njihovo korišćenje.

Takvim odabirom postepeno su menjali izgled i svojstva biljke, sve dok se ona nije značajno udaljila od svog divljeg pretka. Proces je trajao hiljadama godina i predstavlja jednu od najdramatičnijih promena biljke koju je čovek ostvario u istoriji poljoprivrede.

Od teosinte do modernog klipa

Kukuruz se danas najčešće posmatra kroz prinose, hibride, sušu, cene, kao i proizvodnju hrane i stočne hrane. No pre nego što je postao jedna od najvažnijih svetskih ratarskih kultura, zauzeo je posebno mesto u biologiji. Tokom 20. veka postao je jedan od najvažnijih modelnih organizama za proučavanje genetike, hromozoma, razvoja biljaka i nasleđivanja.

Upravo se tom stranom bavi Priručnik o kukuruzu (The Maize Handbook), opsežni naučni priručnik koji su uredili Majkl Friling i Virdžinija Volbot, a objavio Springer 1994. godine. Okupio je radove velikog broja istraživača i nije zamišljen kao klasična knjiga o uzgoju, već kao zbirka konkretnih metoda i laboratorijskih postupaka za proučavanje biljke.

Prvi od pet velikih delova posvećen je razvoju i morfologiji - od oplodnje i razvoja embriona do izdanka, lista, korena, metlice i klipa. Posebno mesto zauzimaju evolutivna genetika i odnos sa teosintom, najbližim divljim srodnikom.

Opisana su i dejstva gena koji određuju arhitekturu biljke, poput gena tb1, kao i razvoj aleuronskog sloja endosperma, važnog za praćenje ćelijskih deoba i aktivnosti transpozona. Time se već na početku vidi koliko su razvojna biologija i genetika međusobno povezane.

Biljka pod mikroskopom

Drugi deo ulazi na ćelijski nivo i donosi protokole za svetlosnu, računarsku, skenirajuću i transmisijsku elektronsku mikroskopiju. Obrađuju se histologija, imunolokalizacija ćelijskog skeleta i in situ hibridizacija, kojom se ekspresija gena može pratiti u pojedinačnim ćelijama.

Danas neke od tih metoda pripadaju istoriji laboratorijske tehnologije, ali upravo zato knjiga pokazuje kako je izgledalo istraživanje biljaka u vreme kada je molekularna biologija ubrzano menjala naučni pristup.

Najopsežniji, treći deo posvećen je genetičkim protokolima. Obuhvata uzgoj materijala za eksperimente, karakterizaciju mutanata, mutagenezu, mapiranje gena, analizu hromozoma, poliploidiju, aneuploidiju, translokacije i molekularne markere.

Posebno su važni transpozoni - delovi DNK koji mogu menjati položaj unutar genoma. Upravo je ova biljka odigrala istorijski važnu ulogu u njihovom proučavanju, počevši od istraživanja Barbare Meklintok. Priručnik opisuje sisteme Ac/Ds, Spm i Mutator, kao i niz citogenetičkih alata koji su omogućili precizno praćenje i mapiranje gena.

Rasa, pašnjak, hranidba i zdravlje: Recept za održivo i isplativo ovčarstvo

Četvrti deo donosi metode koje su već mnogo bliže današnjoj biotehnologiji: izolaciju genomske DNK i RNK, Southern i Northern blotting, sekvenciranje, PCR, analizu gena i promotora, kao i različite načine unošenja DNK u biljne ćelije. Posebna poglavlja bave se genima odgovornim za sintezu skroba, kao i zeinskim genima i njihovom regulacijom u endospermu.

Peti deo posvećen je kulturi ćelija i tkiva. Opisane su regeneracija biljaka iz somatskih ćelija, kultura protoplasta, embriona i mikrospora, unošenje DNK, kao i proizvodnja transgenih biljaka bombardovanjem mikroprojektilima.

Zajednica važnija od konkurencije

Jedna od zanimljivijih priča iza knjige nije samo naučna, već i ona o zajednici koja ju je stvorila. Istraživači se od 1930-ih povezuju kroz Maize Genetics Cooperation Newsletter i Maize Genetics Stock Center, razmenjujući genetički materijal, rezultate i laboratorijske metode.

U vremenu snažne naučne konkurencije razvijen je neobičan duh saradnje, u kojem su drugi istraživači pre svega bili partneri. Priručnik je direktan proizvod takve kulture - 132 poglavlja objedinjuju znanje stotina autora i čuvaju metode razvijane tokom gotovo čitavog veka istraživanja.

Danas su mnogi postupci tehnološki unapređeni ili zamenjeni sekvenciranjem nove generacije, CRISPR-om i drugim savremenim alatima. Ipak, vrednost knjige nije nestala. Ona pokazuje kako je jedna važna poljoprivredna kultura postala svojevrsni laboratorijski prozor u svet gena, hromozoma, razvoja i nasleđivanja.

Dodajte agroklub.rs u omiljeni Google izvor