שתי הזהויות המיניות של פרחי האבוקדו
מחקר חדש גילה מרכיב גנטי שאחראי על הדרכים השונות שבהן פרחי האבוקדו מפרים זה את זה
בכל יום מתרחש במטעי האבוקדו תהליך יוצא דופן: פרחי האבוקדו נפתחים במועד מסוים כנקבה, ומאוחר יותר הופכים להיות זכרים. מחקר חדש שהובילו חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בדייוויס חשף מרכיב גנטי מרכזי מאחורי התהליך הזה – וריאציה בגֵן יחיד, ששתי הגרסאות שלו נפרדו זו מזו לפני יותר מ-40 מיליון שנה. הממצאים מספקים הסבר גנטי לתעלומה ביולוגית בת כמאה שנה, ועשויים לסייע בהשבחת זני אבוקדו.
מיליוני פרחים, שתי משמרות
כל פרח אבוקדו נושא גם איברי רבייה זכריים וגם נקביים, שפועלים בזמנים שונים. ההפרדה הזאת מצמצמת את הסיכוי להאבקה עצמית, שעלולה להוביל לצאצאים עם פגמים גנטיים, או עם סיכוי נמוך יותר לגדול ולהניב פירות.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
בדרך לגידול תאי זרע במעבדה?
הבלמים של תאי מערכת החיסון
חלבונים קטנים, אפשרויות גדולות
כשפרח האבוקדו פורח לראשונה, הוא נפתח כנקבה, ומסוגל לקבל את האבקה הזכרית. אחר כך הוא נסגר, ולמחרת הוא נפתח שוב, הפעם בתור זכר, ומשחרר אבקה. כל עץ אבוקדו מציג אחד משני טיפוסי פריחה אפשריים – A ו-B. שני הטיפוסים הופכים מזכריים לנקביים – ולהפך – בשעות שונות, וכך הם משלימים זה את זה. בתנאים טיפוסיים, עץ מסוג A מתפקד בתור נקבה בבוקר ובתור זכר למחרת אחר הצהריים, ועץ מסוג B פועל הפוך וכך משלים את העץ מסוג A.
ריקוד המינים המתחלפים
הריקוד הזה מתרחש בקנה מידה עצום. עץ אבוקדו גדול עשוי לשאת יותר ממיליון פרחים, ולא כולם פורחים באותו יום. קבוצות של פרחים מתחילות את מחזור הרבייה באותן שעות – אבל בימים עוקבים. כך, בזמן שקבוצה חדשה נפתחת בבוקר בתור נקבה, הקבוצה שהחלה את המחזור אתמול בתור נקבה, נפתחת אחר הצהריים בתור זכר. התוצאה היא מקצב יומי מסונכרן בכל העץ, של פעילות נקבית וזכרית, אף על פי שלפרח בודד נדרשים יומיים להשלמת המחזור.
גרהם קופ (Coop), אחד החוקרים הבכירים במחקר, מסביר מדוע שני לוחות הזמנים חשובים: "אילו כל צמחי האבוקדו היו זכריים באותו הזמן, ואז נקביים באותו הזמן, לא היה מתרחש חילוף של אבקה". לדבריו, קיומם של שני טיפוסי פריחה שפועלים בתזמון הפוך מאפשר לעצי האבוקדו להחליף אבקה זה עם זה לאורך היום.
זו אינה רק תיאוריה. החוקרים ניתחו את הגֵנים של הצאצאים והעריכו שכ-85 אחוז מהצאצאים של עצי אם מטיפוס A הופרו באבקה מעצים מטיפוס B, וכ-88 אחוז מהצאצאים של עצי אם מטיפוס B הופרו באבקה מעצים מטיפוס A. כלומר, אף על פי ש-A יכול להפרות גם A וגם B, דפוסי הפריחה אכן מעודדים הפריה בין שני הטיפוסים.
הגֵן שמכוון את לוח הזמנים
כדי לגלות מה עומד מאחורי ההבדל בין טיפוסי הפריחה, החוקרים ניתחו את ה-DNA של מאות עצי אבוקדו ומיפו את הגֵנים של העצים מטיפוסי הפריחה A ו-B. במיפוי הזה בלט גֵן בשם SDMYB, שהראיות הגנטיות ודפוס הפעילות שלו הפכו אותו למועמד המרכזי ליצירת ההבדל בתזמון הפריחה.
הגֵן SDMYB מכיל את ההוראות לייצור פקטור שעתוק – חלבון שמסייע לווסת את פעילותם של גֵנים אחרים. לגֵן הזה יש שתי גרסאות (אללים) מרכזיות: A1 ו-A2. גֵן A1 הוא דומיננטי, ולכן די בעותק אחד שלו כדי שהעץ יציג את דפוס הפריחה A. עצים מסוג B נושאים שני עותקים של A2.
פעילותו של הגֵן עולה ויורדת במחזור יומי, אבל שתי הגרסאות אינן פועלות בדיוק באותו תזמון. החוקרים מצאו שאצל צמחים שנשאו את שתי הגרסאות של הגֵן, קצב הביטוי של A1 היה מאוחר בממוצע בשעתיים בערך מזה של A2. העיכוב הגנטי הזה מסביר מדוע פרחים מטיפוס A מאחרים להיפתח בשלב הזכרי שלהם, ופורחים אחר הצהריים במקום בבוקר.
מורשת של 42 מיליון שנה
החוקרים השוו את ה-DNA של האבוקדו לזה של עצים קרובי משפחה, ומצאו את שתי הגרסאות האבולוציוניות של האזור הגנטי הזה בתוך 26 מינים נוספים לפחות מקרובי האבוקדו. החוקרים מעריכים שהשושלות הגנטיות האלה השתמרו באוכלוסיות העצים במשך כ-42.4 מיליון שנים.
לתגלית עשויה להיות גם משמעות חקלאית. עד היום היה צורך להמתין לפריחה כדי לדעת אם שתיל אבוקדו הוא מטיפוס A או B – תהליך שעלול להימשך חמש עד 12 שנים. הסמנים הגנטיים שהתגלו במחקר מאפשרים לזהות את טיפוס הפריחה כבר בשלב השתיל: אפשר לקחת דגימת רקמה קטנה, להפיק ממנה DNA ולבדוק איזו מהגרסאות הגנטיות הקשורות לטיפוסי A ו-B נושא הצמח. כך אפשר למיין שתילים שנים לפני הפריחה, לזרז באופן משמעותי את תהליך ההשבחה, להגדיל את היבולים ולשפר את איכותם.
דין ברוך-טסה, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע