A kukorica teoszintéből történő háziasítása óta eltelt durván tízezer év igazi sikersztorit takar. Az emberiség szempontjából kevés dolog jellemezheti jobban egy takarmánynövény fontosságát, mint az, hogy a 2009-ben termelt 817 millió tonna mellett a világszerte begyűjtött búza és rizs (mindkettő valamivel 600 millió tonna felett) csak tisztes “futottak-még” kategóriába eshet. Persze, ha kutatókat kérdezünk a kukorica fontosságáról, akkor előbb-utóbb előkerül, hogy a kukorica másért is nevezetes: ez volt az első szervezet, amelyben bebizonyították az ún. ugráló genetikai elemek, azaz transzpozonok jelenlétét.
Barbara McClintock, akinek nevéhez fűződik a jeles felfedezés (és aki végül munkásságáért Nobel díjat is kapott), a kukoricaszemek színét vizsgálva jutott arra a következtetésre, hogy a magban levő embriót körülvevő triploid aleuron táplálószövetében megjelenő foltok egy mobilis genetikai elem jelenlétével magyarázhatóak. Persze könnyen kikövetkeztethető mindebből, hogy ha a transzpozonok jelenléte a mag színét képes befolyásolni, akkor akár a növény számos további tulajdonságára lehet hatással.
És hogy ez mennyire így is van, mi sem bizonyítja jobban, mint egy új tanulmány, amiben a transzpozon aktivitást a kukorica egyik lényeges jellegének, az ún. “apikális dominanciának” a megjelenésével hozzák összefüggésbe.
Utóbbi azt jelenti, hogy a kukorica növények (lent, jobbra) sokkal kevésbé elágazóak, mint vad, teoszinte rokonaik (lent, balra). Az oldalirányú növekedés felett a csúcsirányú növekedés dominál.
A jelleg kialakításában fontos szerepe van a teosinte branched1 (tb1) génnek, amely egy transzkripciós represszort kódol. A tb1 feladata a növekedés gátlása, és a gén kukorica-specifikus allélja lényegesen nagyobb aktivitást mutat, mint a teoszinte-specifikus allél.
Az aktivitásbeli különbségért felelős mutáció minden jel szerint egy Hopscotch nevű transzpozon, ami a tb1szabályozó-régiójába ugrott és a gén aktivitását megnövelte.
H
a növénysejt-tenyészetekben egy egyszerű riportervektor aktivitását nézzük, akkor azt láthatjuk, hogy a kukorica-specifikus szabályozórégió (M-prox) lényegesen nagyobb aktivitást mutat, mint a teoszinte specifikus régió (T-box). Ugyanakkor a különbség szinte teljes egészében a Hopscotchjelenlétének köszönhető, hiszen hiányában (ΔM-prox) a kukoricarégió is alig aktívabb a teoszinte azonos szakaszánál.
Mi is következik mindebből? Természetesen egyrészt ismét megerősítést nyert, hogy a transzpozonok nagyon fontos elemei a fenotípusos evolúciónak és viszonylag véletlen helyváltoztatásaikkal gyakran hozhatnak létre olyan fenotípusos elváltozásokat, amelyeket a szelekció (természetes vagy emberi) favorizál. (Ez persze nem sokkolóan meglepő, találkoztunk már ilyesmivel, például a lucculus paradicsom esetén.) Másérszt, és persze nem én lennék, ha nem ütném le a magas labdát ;-), a véletlenszerűen inszertálódó genetikai anyag, amitől a GMO-któl szakmányban rettegő barátaink olyannyira tartanak, nem is annyira félelmetes és kezelhetetlen. Sőt, alkalomadtán kifejezetten hasznos lehet.
Studer A, Zhao Q, Ross-Ibarra J, Doebley J (2011) Identification of a functional transposon insertion in the maize domestication gene tb1. Nat Genet 43(11): 1160-3.