کاربرد فناوری تداخل RNA در اصلاح و بهبود گیاهان زراعی
یکی از روش‌های نوین در #زیست_فناوری_گیاهی، (RNA interference) است؛ روشی طبیعی و بسیار دقیق که در سال‌های اخیر به یکی از ابزارهای اصلی برای کنترل فعالیت ژن‌ها در #گیاهان تبدیل شده است. این روش کمک می‌کند ژن‌های نامطلوب (مانند ژن‌هایی که باعث حساسیت به آفت یا بیماری می‌شوند) خاموش شوند و در نتیجه، گیاهان مقاوم‌تر، پایدارتر و با #عملکرد_بهتر به وجود آیند. از این فرایند، امروز در #اصلاح_نباتات، تولید گیاهان مقاوم به #تنش‌های_محیطی و حتی افزایش کیفیت محصولات #کشاورزی استفاده می‌شود.
در سلول‌های زنده، هر ویژگی گیاه توسط ژن‌ها کنترل می‌شود. ژن بخشی از DNA است که دستور ساخت یک پروتئین خاص را در خود دارد. سلول برای اجرای این دستور، ابتدا از روی ژن نسخه‌ای موقتی به نام RNA پیام‌رسان (mRNA) می‌سازد. این mRNA از هسته خارج می‌شود و در ریبوزوم‌ها باعث ساخته شدن پروتئین‌ها می‌گردد. هر ژن از طریق پروتئینی که تولید می‌کند، بر رفتار یا ویژگی گیاه اثر می‌گذارد.
در روش #تداخل_RNA، پژوهشگران نوعی RNA مصنوعی طراحی می‌کنند که از نظر توالی شباهت زیادی با RNA طبیعی همان ژن در گیاه دارد، با این تفاوت که دو‌رشته‌ای است. این RNA دو‌رشته‌ای وقتی وارد سلول گیاه می‌شود، توسط سیستم دفاعی سلول به عنوان ماده‌ای بیگانه و خطرناک شناسایی می‌شود (چراکه بسیاری از ویروس‌ها نیز RNA دو‌رشته‌ای دارند). سلول برای محافظت از خود، این RNA را تجزیه می‌کند و سپس مولکول‌های خردشده‌ای به نام siRNA (RNAهای تداخلی کوچک) می‌سازد.
این siRNAها با کمک مجموعه‌ای از پروتئین‌های سلولی، RNAهای مشابه موجود در سلول را پیدا و نابود می‌کنند. بنابراین mRNA واقعی ژن هدف نیز از بین می‌رود. از آنجا که دیگر mRNA برای ساخت پروتئین وجود ندارد، ژن مربوطه عملاً خاموش می‌شود و دیگر اثر خود را در گیاه نشان نمی‌دهد.
به این ترتیب، تداخل RNA بدون تغییر ساختار DNA، فقط با جلوگیری از ساخته شدن mRNA، ژن را غیرفعال می‌کند. نتیجهٔ این فرایند، گیاهی است که بدون افزودن ژن‌های جدید، ویژگی‌های نامطلوبش کنترل یا حذف می‌شود؛ مانند مقاومت در برابر ویروس‌ها، حشرات، شرایط محیطی تنش‌زا، یا #بهبود_صفات_کیفی محصول.
بنابراین، RNAi را می‌توان نوعی کنترل هوشمند فعالیت ژن‌ها دانست که به جای تغییر ژنتیکی کامل، با دقت مولکولی در سطح بیان ژن عمل می‌کند و مسیر بیانی آن را خاموش می‌سازد.
برای مثال، در #برنج از RNAi برای خاموش کردن ژن‌هایی استفاده شده است که موجب حساسیت گیاه به ویروس rice tungro و قارچ Magnaporthe oryzae (عامل بیماری بلاست) می‌شدند. در حالت عادی، فعال بودن این ژن‌ها سبب بروز بیماری و کاهش عملکرد می‌گردید. اما پس از به‌کارگیری RNAi، ژن‌های دخیل در فرایندهای ورود یا تکثیر ویروس غیرفعال شدند و گیاهان حاصل مقاومت بالایی در برابر آلودگی نشان دادند، بدون آنکه سایر صفات زراعی دچار اختلال شود.
در #پنبه نیز این روش برای کاهش ترکیب سمی طبیعی گیاه به نام گوسیپول به کار رفته است. ژن هدف، آنزیم Δ-cadinene synthase بود که در مسیر تولید گوسیپول نقش دارد. خاموش شدن این ژن باعث کاهش چشمگیر گوسیپول در بذرها شد، در حالی که در برگ و ساقه (محل‌های دفاعی) تولید آن ادامه داشت. نتیجه این اصلاح آن بود که بذر پنبه به عنوان منبع پروتئینی ارزشمند، قابل استفاده در خوراک دام و حتی انسان شد.
در #گوجه_فرنگی، خاموش‌سازی ژن polygalacturonase از طریق RNAi موجب افزایش ماندگاری میوه‌ها شد. در گیاه طبیعی، این ژن با تجزیه دیواره سلولی سبب نرم شدن سریع میوه می‌شود. با خاموش شدن آن، فرآیند نرم‌شوندگی و فساد به‌تأخیر افتاد و در نتیجه، گوجه‌فرنگی‌های اصلاح‌شده ماندگاری و قابلیت حمل‌ونقل بیشتری پیدا کردند.
نمونه دیگر در #سیب_زمینی است. ژن asparagine synthetase که مسئول تولید ماده آسپاراژین است، در هنگام حرارت‌دیدن باعث تشکیل ترکیب مضر آکریلامید می‌شود. با استفاده از RNAi، بیان این ژن کاهش یافت و میزان آکریلامید در سیب‌زمینی سرخ‌کرده به‌طور محسوسی پایین آمد. بنابراین محصول نهایی از نظر سلامت تغذیه‌ای ایمن‌تر شد.
همچنین در گیاهانی مانند #کلزا و #سویا از RNAi برای بهبود کیفیت روغن استفاده شده است. خاموش‌سازی ژن FAD2 که در تولید اسیدهای چرب اشباع‌شده نقش دارد، موجب افزایش میزان اسیدهای چرب غیراشباع (به‌ویژه اسید اولئیک) شد. این تغییر سبب شده روغن حاصل ماندگاری بیشتر و ارزش تغذیه‌ای بالاتری داشته باشد.
در مجموع، #تداخل_RNA ابزاری مؤثر و دقیق برای کنترل بیان ژن‌ها بدون تغییر مستقیم در ساختار DNA فراهم کرده است. این #فناوری به دانشمندان امکان داده است که با حفظ سایر ویژگی‌های ژنتیکی گیاه، تنها مسیرهای نامطلوب را خاموش کنند و به ارقامی دست یابند که در برابر بیماری‌ها، آفات و #تنش‌های_محیطی مقاوم‌تر بوده و کیفیت محصول آن‌ها بهبود یافته است.
واحد روابط عمومی شرکت کرانه نیلگون افق
هشتگ‌ها:
#زیست_فناوری
#تداخل_RNA
#اصلاح_نباتات
#کشاورزی_مدرن
#بهره_وری
#برنج
#پنبه
#گوجه_فرنگی
#سیب_زمینی
#شرکت_کرانه_نیلگون_افق