Molecular Marker Applications for Improving Sugar Content in Sugarcane

نیشکر، منبع مهم شکر، نقش مهمی در اقتصاد جهانی دارد. این گیاه به عنوان یک گیاه C4 دارای سیستم بسیار کارآمدی برای متابولیسم کربوهیدرات از طریق فتوسنتز است. تلاش‌های بهبود محصول عمدتاً بر بهبود صفات کیفی، عمدتاً محتوای قند متمرکز شده است. این یک ویژگی پیچیده است و تعداد زیادی از ژن های هدف را در مسیر متابولیک درگیر می کند. ماهیت پلی پلوئید پیچیده محصول، مشخص کردن بازیگران کلیدی در این مسیر پیچیده را دشوارتر می‌کند.
علی رغم اهمیت آن، اطلاعات کمی در مورد مکانیسم دقیق تجمع ساکارز و تنظیم آن در نیشکر وجود دارد. بسیاری از آنزیم‌ها نقش کلیدی در تعیین محتوای نهایی ساکارز در نیشکر دارند. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد برخی از اینها مانند ساکارز فسفات سنتاز (SPS) و ساکارز سنتاز (SuSy) توسط ژن‌های متعددی کدگذاری می‌شوند که ویژگی‌های اندام را در نیشکر نشان می‌دهند. به خصوص در محصولاتی مانند نیشکر که در آن تکنیک‌های کلاسیک کمک محدودی به روشن کردن پیچیدگی‌های ژنتیکی مختلف می‌کنند، تکنیک‌های مولکولی می‌توانند در پرتاب کردن نور بر روی نواحی خاکستری کمک کنند. استراتژی‌های نشانگر مولکولی به درک برخی از جنبه‌های متابولیسم ساکارز و تنظیم آن در این محصول کمک می‌کنند، بنابراین برنامه‌های بهبود مداوم محصول را تکمیل می‌کنند.

Sugarcane, an important source of sugar, plays a substantial role in world economy. As a C4 plant this has very efficient system for carbohydrate metabolism through photosynthesis. Crop improvement efforts have concentrated mainly on improving quality traits, mainly sugar content. This being a complex trait, involves a large number of target genes in the metabolic pathway. The complex polyploid nature of the crop makes it more difficult to pin point the key players in this complex pathway.
Despite its importance, little is known about the exact mechanism of sucrose accumulation and its regulation in sugarcane. Many enzymes have been proposed to have a key role in determining the ultimate sucrose content in sugarcane. There are evidences to show that some of these like Sucrose Phosphate Synthase (SPS) and Sucrose Synthase (SuSy) are encoded by multiple genes that show organ specifity in sugarcane. Especially in a crop like sugarcane where the classical techniques are of limited help in elucidating various genetic complexities, molecular techniques can be of help in throwing some light on the grey areas. Molecular marker strategies will be of help in understanding some aspects of sucrose metabolism and its regulation in this crop, thus complementing the ongoing crop improvement programmes.