از بیوسنتز عطر تا بهنژادی: دقیق دیدگاه های مولکولی در مورد ۲-استیل-۱-پیرولین در برنج معطر

برنج (Oryza sativa L) به عنوان یکی از حیاتی ترین غلات جهان نقش انکارناپذیری در امنیت غذایی ایفا می کند؛ با این حال، ارقام معطر این گیاه به دلیل ویژگی های کیفی ممتاز با قیمت های بسیار بالاتری در بازارهای جهانی داد و ستد می شوند. عامل اصلی عطر منحصر به فرد این ارقام مولکول فرار ۲ استیل-۱-پیرولین (۲AP) است که نخستین بار در سال ۱۹۸۲ شناسایی شد. مطالعات ژنتیکی نشان می دهد که سنتز این ماده عمدتا تحت کنترل ژن BADH۲ (betaine aldehyde dehydrogenase) یا همان لوکوس fgr قرار دارد. در وضعیت فیزیولوژیک عادی، پروتئین BADH۲ مانع از تجمع ۲AP می شود اما بروز جهش های از دست دهنده عملکرد (Loss-of-function) در این ژن مسیر متابولیک را به نفع تجمع ماده معطر و ظهور فنوتیپ معطر تغییر می دهد. تاکنون بیش از ۱۲ آلل متمایز برای BADH۲ شناسایی شده که شامل انواع حذف ها، درج ها و چندریختی های تک نوکلئوتیدی (SNPs) در نواحی کدکننده و تنظیمی مانند حذف ۷ جفت باز در آلل badh۲-۲ می باشند. علاوه بر زیرساخت های ژنتیکی، میزان عطر برنج تابعی از مدل تعاملی ژنتیک × محیط × مدیریت است؛ به طوری که عوامل محیطی نظیر شوری خاک، تنش خشکی و رژیم های کوددهی نیتروژن می توانند غلظت ۲AP را به شدت نوسان دهند. امروزه به نژادگران برای تسریع در توسعه ارقام جدید، از نشانگرهای مولکولی دقیق همچون ESNP_badh-۲ و نشانگرهای ریزماهواره ای مانند ۳ARSSR- در برنامه های گزینش به کمک نشانگر (MAS) استفاده می کنند. با وجود کارآمدی ابزارهای فعلی در شناسایی ارقام متداول، اولویت های آتی پژوهشی باید بر کشف آلل های نادر و ارتقای پایداری عطر پس از برداشت متمرکز شود تا بهره وری صنعتی این محصول در سطح جهانی تضمین گردد.

کلیدواژه ها:

برنج معطر ، ۲-استیل-۱-پیرولین ، ژن BADH۲ ، جهش های از دست دهنده عملکرد ، تعامل ژنتیک × محیط × مدیریت (GEM) ، نشانگرهای مولکولی ، گزینش به کمک نشانگر