Awash ninu omi okun ti awọn arakunrin rẹ, ewe oka kan ti a sọ silẹ si awọn ipele ti o kere julọ ti igi-igi rẹ n lo pupọ ti ọsan oṣu kẹfa kan ti a fi sinu iboji ti awọn ti o ga julọ gbe.
Nigbana ni gust kan bẹrẹ titari, fifa ati yiyi awọn iyẹ waxy ni ere orin, ti npa ferese kan si bọọlu ina ti n yika ni 93 milionu km kuro. O jẹ akọkọ, aye iyebiye fun photosynthesis lati yi imọlẹ oorun pada si ounjẹ. Laanu, deede fọtosyntetiki ti oludabo iṣẹ abẹ-ọkan ti o wa lati ṣe iranlọwọ fun awọn ohun ọgbin lati dinku ibajẹ ti nfa nipasẹ awọn spikes ojiji ti ina agbara-gira lati tunto lẹhin akoko pupọ ninu iboji. Awọn gust dissipates, awọn akoko lọ ṣaaju ki awọn bunkun ati awọn oniwe-cellular idana le ya awọn anfani.
Iye akoko igba ooru ti iṣẹju yẹn ṣugbọn awọn aye ti o padanu lati ikore ina le jẹ idiyele awọn ọgba agbado, ati awọn ti o gbin wọn, ipin nla ti awọn ikore ti o pọju ti wọn mu ni isubu. Nipa idanimọ laipe ati wiwọn ipa ti titun Jiini ti o ṣe ilana aabo iṣẹ abẹ, Ile-ẹkọ giga ti Nebraska–Lincoln's Kasia Glowacka ati awọn ẹlẹgbẹ le ṣe iranlọwọ lati mu awọn ikore wọnyẹn pọ si nipasẹ 20%.
Eyi ti kii ṣe lati dinku pataki ti aabo, eyiti o lọ nipasẹ orukọ ti kii ṣe kemikali quenching, tabi NPQ, ati pe o le yi ina pada si ooru nigbakugba ti ọgbin ba gba diẹ sii ti iṣaaju ju ti o le fi si photosynthesis. Ikuna lati ge iyika biokemika, lẹhinna, le ja si ikojọpọ majele ti atẹgun ultra-reactive ti o ba DNA jẹ ati paapaa le pa sẹẹli kan. Ṣugbọn iwọn aabo ni o ni ipadabọ: Bi o ṣe n lọra lati sinmi ati bẹrẹ pada jẹ ki photosynthesis epo ina ti o gba, diẹ sii ti ina ti o funni ni agbara ti o padanu.
“Nigbati o ronu lati irisi chloroplast ni a sẹẹli ọgbin, ìgbésí ayé ṣòro gan-an,” Glowacka, olùrànlọ́wọ́ ọ̀jọ̀gbọ́n nínú ẹ̀kọ́ nípa ohun alààyè nínú ohun alààyè ní Nebraska sọ. “Ni gbogbo iṣẹju diẹ, agbegbe n yipada.”
Ni ọdun 2016, Glowacka ṣe alabapin si iwadii kan ti n fihan pe gbigbe iṣẹ ṣiṣe ti awọn Jiini pataki mẹta laaye awọn ohun ọgbin taba lati yipada NPQ si tan ati pa ni iyara ti o yara pupọ, fifun ni aabo mejeeji ti o dara julọ ati photosynthesis daradara diẹ sii. Taba yẹn, leteto, ṣe agbejade awọn ewe ni aijọju 20% tobi, pẹlu awọn iṣeṣiro ni iyanju pe paapaa awọn anfani nla le ṣee ṣe. Iwadi atẹle ti rii pe ilana kanna le ṣe agbekalẹ awọn anfani kanna ni soybean-kii ṣe fun awọn ewe nikan, ṣugbọn awọn ewa, paapaa.
Ṣugbọn taba ati soybean lo iru photosynthesis ti o yatọ ju agbado, oka, ireke ati ọpọlọpọ awọn irugbin miiran ti o dara julọ si awọn ipo gbigbona ati gbigbẹ — awọn irugbin ti eso wọn gbọdọ pọ si lati ṣe iranlọwọ fun ifunni awọn eniyan bilionu 10 ti a nireti lati gbe agbaiye ni ọdun 2050. Glowacka yanilenu. boya awọn Jiini ti o ṣe koodu fun iṣẹ NPQ ninu ọkan le ṣe ipa kanna ni ekeji. Paapa ti wọn ba ṣe, Glowacka ati Nebraska's James Schnable ro pe awọn jiini miiran gbọdọ wa ni iranlọwọ ilana kan bi eka bi NPQ.
Wọn tọ. Awari wọn bẹrẹ pẹlu aapọn ni awọn aaye lakoko awọn igba ooru ti ọdun 2020 ati 2021, nigbati ẹgbẹ naa gbin diẹ sii ju awọn laini jiini 700 ti oka ni Ile-iṣẹ Iwadi Havelock ni ariwa ila-oorun Lincoln. Eto Glowacka: wa awọn iyatọ ninu iṣẹ NPQ laarin awọn laini, lẹhinna gbiyanju lati yọ lẹnu iru awọn Jiini ti o ṣe iduro fun awọn iyatọ yẹn. Sibẹsibẹ, awọn ọna ti o wa tẹlẹ fun wiwọn NPQ, Glowacka mọ, jẹ gbowolori ati akoko-n gba. Die e sii ju iyẹn lọ, wọn tiraka lati tan awọn aiṣedeede lojoojumọ ni ifihan laini kọọkan si ina, ti o le ba iwulo awọn awari eyikeyi jẹ.
Dipo ki o yanju, Glowacka ṣe agbekalẹ ọna tirẹ. Awọn egbe lo a títúnṣe iho-Punch lati jade aami awọn ayẹwo lati awọn leaves ti gbogbo ila ni awọn aaye. Pada ninu laabu, awọn oniwadi fun awọn ayẹwo ti ara ni o fẹrẹ to ọjọ kan lati ṣe deede si okunkun, nikẹhin wiwọn fluorescence wọn-aṣoju fun photosynthesis ati NPQ-ṣaaju ati lẹhin fifi wọn han si awọn filasi ti ina. Dipo wiwọn ayẹwo kan ni gbogbo iṣẹju 20, ẹgbẹ naa ni anfani lati mu awọn ayẹwo 96 lori akoko kanna.
Awọn oniwadi rii pe iyara ati titobi awọn idahun NPQ yatọ lọpọlọpọ laarin awọn ila, otitọ kan ti o ṣe iranlọwọ ni irọrun wiwa fun eyikeyi awọn Jiini tuntun ti o le ṣe awakọ iyatọ yẹn ninu oka. Ifiwera ti awọn ila' jiini koodu, Itọkasi-agbelebu lodi si awọn iyatọ ninu iṣẹ NPQ, bajẹ fi han awọn oludije jiini mẹfa ti o ni ileri. Orisirisi awọn oludije wọnyẹn ti mọ tẹlẹ si ẹgbẹ naa. Awọn miiran kii ṣe — pẹlu ọkan ti a pe ni PSI3, eyiti o ṣafihan diẹ sii ti iyatọ yẹn ju eyikeyi oludije miiran lọ.
Lẹhin idamo awọn ẹlẹgbẹ ti awọn Jiini mẹfa wọnyẹn ni Arabidopsis, a ọgbin aladodo commonly lo lati iwadi isedale ọgbin, ẹgbẹ naa tẹsiwaju lati paṣẹ awọn mutanti: Awọn irugbin Arabidopsis kọọkan ko ni ọkan ninu awọn Jiini mẹfa. Ninu gbogbo awọn ẹda mẹfa mẹfa, oludabo iṣẹ abẹ ni gbogbogbo lọra lati dahun labẹ awọn ina ṣugbọn tun lọra lati sinmi nigbati awọn ina ba tan. Awọn oke giga NPQ jẹ deede kekere, paapaa, ati awọn ọpọn ti o ga julọ, ni iyanju pe awọn ohun ọgbin mejeeji ni o kere si lodi si awọn iṣẹ abẹ ati ṣina diẹ sii ti ina ti o wa fun photosynthesis.
Idanimọ ti awọn Jiini wọnyẹn, ni idapo pẹlu iye iyatọ NPQ adayeba kọja awọn laini agbado, le ṣii ọna si ibisi eweko ti o dara julọ ni fifi agbara si imọlẹ oorun ti o ni igbega, awọn oniwadi naa sọ. Ninu ọran ti o dara julọ, Schnable sọ, awọn akitiyan yẹn le wa lati so eso ni diẹ bi idaji-mejila ọdun.
Ti wọn ba ṣe bẹ, awọn abajade le jẹri anfani fun awọn osin irugbin ni bayi n ṣe iwadii gbogbo ati gbogbo awọn aye lati yago fun aito ounjẹ agbaye ni awọn ewadun to n bọ.
"A le gba 22% ti ikore naa lati inu awọn irugbin, ti o le ṣe, ti a ba ni kiakia lati mu NPQ soke," Glowacka sọ.
Ni fifunni pe awọn oniwadi bẹrẹ ikẹkọ ni kutukutu ni ọdun 2020, awọn igbiyanju wọn lati ṣe iranlọwọ lati jẹ ki aawọ agbaye kan ti n bọ tumọ si ṣiṣe pẹlu ọkan ti ode oni. Méjì lára àwọn mẹ́ńbà ẹgbẹ́ náà, Seema Sahay àti Marcin Grzybowski, ṣẹ̀ṣẹ̀ dé orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà láìpẹ́—láìpẹ́ yìí kò tíì gba ìwé àṣẹ ìwakọ̀. Ṣaaju si COVID-19, awọn mejeeji yoo ti kọlu awọn irin-ajo si Ile-iṣẹ Iwadi Havelock.
Awọn ilana ile-ẹkọ giga ti a ṣe apẹrẹ lati fa fifalẹ itankale ọlọjẹ naa, botilẹjẹpe, fi aṣayan yẹn duro fun igba diẹ. Ti ko ni irẹwẹsi, Sahay ati Grzybowski nigbagbogbo lo gigun keke ni aijọju awọn maili meje si oko iwadi — irin-ajo iṣẹju 30-plus-iṣẹju larin ooru ati ọriniinitutu ti igba ooru Nebraska kan.
“Seema ati Marcin,” Glowacka sọ, “jẹ awọn akikanju gidi ti idanwo yii.”
Iwadi naa ti wa ni akosile Oniwosan ara tuntun.