Lè Xiaoxi Meng ak Zhikai Liang premye pwopoze lide a yon koup nan ane de sa, James Schnable te ensèten. Pou di omwen nan.
"'Oke, ou ka eseye, men mwen pa panse ke li pral travay,'" pwofesè asosye nan agwonomi ak ortikol raple li di Meng ak Liang, Lè sa a, chèchè postdoktoral nan laboratwa Schnable a nan University of Nebraska-Lincoln.
Li te mal, epi, nan retrospective, pa janm pi kontan yo dwe. Men, nan moman sa a, Schnable te gen rezon pou ogmante yon sousi. Lide Duo a - ke sekans ADN nan rekòt frèt-sansib ki rann tèt yo nan yon jèl difisil ta ka ede predi ki jan pi move, plant pi di tolere kondisyon lè w konjele - te sanble odasyeu. Pou di omwen nan. Toujou, li te yon pwopozisyon ki ba-risk, segondè-rekonpans. Paske si Meng ak Liang te kapab jwenn li nan travay, li ta ka jis vit-tras efò fè rekòt frèt-sansib yon ti kras oswa menm yon anpil plis tankou tokay frèt ki reziste yo.
Kèk nan rekòt ki pi enpòtan nan mond lan te domestik nan rejyon twopikal - mayi nan sid Meksik, sorgo nan lès Lafrik - ki pa mete okenn presyon selektif sou yo evolye defans kont frèt oswa lè w konjele. Lè sa yo rekòt yo grandi nan klima pi di, sansiblite yo nan limit frèt ki jan bonè yo ka plante ak ki jan an reta yo ka rekòlte. Pi kout sezon k ap grandi egal mwens tan pou fotosentèz, sa ki lakòz pi piti pwodiksyon an ak mwens manje pou yon popilasyon mondyal espere apwòch 10 milya moun pa 2050.
Klima frèt
Espès plant ki deja grandi nan klima ki pi frèt, pandan se tan, evolye ke trik nouvèl kenbe fèm frèt la. Yo ka rkonfigure manbràn selilè yo pou kenbe lajan likid sikile nan tanperati ki pi ba, pou anpeche manbràn yo konjele ak fraktire. Yo ka ajoute tirè sik nan likid yo nan ak alantou manbràn sa yo, bese pwen lè w konjele nan menm fason ke sèl fè yon twotwa a. Yo ka menm pwodwi pwoteyin ki toufe kristal glas miniskul anvan kristal sa yo grandi nan mas selil-rsu.
Tout moun sa yo defans orijine nan nivo jenetik, menm si se pa sèlman nan sekans yo nan ADN tèt li. Lè plant yo kòmanse friz, yo ka reponn pa esansyèlman vire sèten jèn koupe oswa sou - anpeche oswa pèmèt manyèl enstriksyon jenetik yo dwe transkri ak te pote soti. Lè ou konnen ki jèn plant frèt-toleran etenn ak sou nan fè fas a tanperati lè w konjele, lè sa a, ka ede chèchè atrab fondasyon yo anpil nan konstriksyon yo, epi, finalman, enjenyè defans menm jan an nan rekòt frèt-sansib.
Men, Schnable tou te konnen, menm jan Meng ak Liang te fè, ke menm yon jèn ki idantik souvan reponn yon fason diferan nan frèt atravè espès plant yo, menm moun ki pre relasyon. Ki vle di, frustratingly, ki konprann ki jan yon jèn reponn a frèt nan yon sèl espès gen tandans di syantis plant prèske pa gen anyen definitif sou konpòtman jèn la nan yon lòt. Sa enprevizibilite, nan vire, te anpeche efò yo aprann règleman yo dikte sa ki pral dezaktive oswa aktive jèn.
"Nou toujou reyèlman, reyèlman move nan konprann poukisa jèn fèmen ak sou," Schnable te di.
Plant mayi
Manke yon règleman, chèchè yo tounen vin jwenn aprantisaj machin, yon fòm entèlijans atifisyèl ki ka esansyèlman ekri pwòp li yo. Yo espesyalman devlope yon modèl klasifikasyon sipèvize - sòt nan ki ka, lè prezante ak imaj ase ki make nan, di, chat ak pa-chat, evantyèlman aprann yo fè distenksyon ant ansyen an soti nan lèt la. Ekip la okòmansman prezante modèl pwòp li yo ak yon pil menmen nan jèn sekans soti nan mayi, ansanm ak nivo aktivite mwayèn nan jèn sa yo lè plant la te sibi tanperati lè w konjele. Modèl la te manje tou "chak karakteristik nou te ka panse a" pou chak jèn mayi, Schnable te di, ki gen ladan longè li yo, estabilite li yo ak nenpòt diferans ki genyen ant li ak lòt vèsyon nan li yo te jwenn nan lòt plant mayi.
Pita, chèchè yo te teste modèl yo lè yo te kache nan li yon sèl moso enfòmasyon nan yon sou nan jèn sa yo: si yo reponn a aparisyon nan tanperati lè w konjele, oswa si yo pa t '. Pa analize karakteristik yo nan jèn li te di yo te swa reponn oswa ki pa reponn, modèl la disène ki konbinezon de karakteristik sa yo ki te enpòtan nan chak - ak Lè sa a, avèk siksè fant majorite nan rès la, mistè-bwat jèn nan kategori kòrèk yo.
Se te yon kòmansman pwomèt, pa gen dout. Men, vrè tès la rete: Èske modèl la ta ka pran fòmasyon li te resevwa nan yon espès epi aplike li nan yon lòt?
Repons lan se te yon wi definitif. Apre yo te resevwa fòmasyon ak done ADN ki soti nan jis youn nan sis espès - mayi, sorgo, pitimi pitimi, pitimi pitimi, pitimi pitimi oswa switchgrass - modèl la te jeneralman kapab predi ki jèn nan nenpòt nan senk lòt ta reponn a lè w konjele. Sipriz Schnable a, modèl la te kenbe menm lè li te resevwa fòmasyon sou yon espès frèt-sansib - mayi, sorgo, pèl oswa pitimi proso - men charger ak predi ke repons jèn nan pitimi frèt-toleran foxtail oswa switchgrass.
ki gen konpòtman egzanplè
"Modèl yo nou antrene te travay prèske osi byen atravè espès tankou si ou aktyèlman te gen done nan yon sèl espès ak itilize done yo entèn yo fè prediksyon yo nan ki menm espès," li te di, yon allusion nan sezi pèsistan nan vwa l 'mwa pita. "Mwen reyèlman pa ta prevwa sa."
"Lide a ke nou ka jis manje tout enfòmasyon sa yo nan yon òdinatè, epi li ka konnen omwen kèk règ yo fè prediksyon ki travay, se toujou kalite etonan m '."
Moun sa yo ki prediksyon te kapab pwouve espesyalman itil lè w ap konsidere altènatif la. Pou apeprè yon dekad, byolojis plant yo te aktyèlman kapab mezire kantite molekil RNA - yo menm ki responsab pou transkri ak transpòte enstriksyon ADN - ki te pwodwi pa chak jèn nan yon plant vivan. Men, konpare ki jan ekspresyon jèn sa a reponn a frèt nan echantiyon k ap viv, ak atravè espès miltip, se yon antrepriz rigoureux, Schnable te di. Sa a patikilyèman vre ak plant nan bwa, ki gen grenn ka difisil menm jwenn. Moun sa yo ki grenn pa ka jèmen lè yo espere, si nan tout, epi yo ka pran ane yo grandi. Menm si yo fè, chak plant ki kapab lakòz yo dwe kiltive nan yon anviwònman ki idantik, kontwole ak etidye nan etap nan menm devlopman.
Plis espès
Tout sa ki poze yon defi masiv ap grandi ase espesimèn nan bwa, ki soti nan ase espès nan bwa, replike ak estatistik evalye repons jèn yo nan frèt.
"Si nou reyèlman vle jwenn nan sa ki jèn yo enpòtan - ki aktyèlman jwe yon wòl nan ki jan plant lan adapte ak frèt - nou bezwen yo dwe kap nan plis pase de espès," Schnable te di. "Nou vle gade nan yon gwoup espès ki toleran frèt ak yon gwoup ki sansib, epi gade nan modèl yo:" jèn sa a menm toujou reponn nan yon sèl ak toujou pa reponn nan lòt la. "
"Sa kòmanse vin yon eksperyans reyèlman gwo ak chè. Li ta reyèlman bèl si nou ta ka jis fè prediksyon ki soti nan sekans ADN nan espès sa yo olye pou yo, di, pran 20 espès ak ap eseye jwenn tout nan menm etap la, mete yo tout nan tretman yo egzak estrès menm, ak mezire kantite RNA ki pwodui pou chak jèn nan chak espès. "
Erezman pou modèl la, chèchè yo te deja sekans genomic yo nan plis pase 300 espès plant. Yon efò kontinyèl entènasyonal ka pouse nimewo sa a kòm yon wo 10,000 sou ane kap vini yo.
Menm si modèl la te deja pwi enflasyon depase atant modès l 'yo, Schnable te di pwochen etap la pral sepandan enplike "konvenk tou de tèt nou ak lòt moun" ke li travay kòm byen ke li te byen lwen tèlman. Nan chak ka tès nan dat, chèchè yo te mande modèl la di yo sa yo te deja konnen. Tès final la, li te di, ap vini lè tou de moun yo ak machin nan ap kòmanse nan grate.
"Pwochen eksperyans nan gwo mwen panse ke nou bezwen fè se fè prediksyon sou yon espès kote nou pa gen okenn done nan tout," li te di. "Pou konvenk moun ke li reyèlman travay nan ka kote menm nou pa konnen repons yo."
Ekip la rapòte rezilta li yo nan jounal Pwosedi nan Akademi Nasyonal Syans yo. Meng, Liang ak Schnable otè etid la ak Rebecca Roston Nebraska a, Yang Zhang, Samira Mahboub ak elèv bakaloreya Daniel Ngu, ansanm ak Xiuru Dai, yon elèv vizit nan Inivèsite Agrikòl Shandong.
Pou plis enfòmasyon:
Inivèsite Nebraska Lincoln
www.unl.edu