Temporal and Spatial Regulation of Plant Genes

اولین تلاش‌ها برای جداسازی ژن‌های گیاهی برای آن دسته از ژن‌هایی بود که به وفور در یک اندام گیاهی خاص در مرحله خاصی از رشد بیان می‌شوند. با این حال، بسیاری از محصولات ژنی مهم در یک مقدار بسیار کم و در انواع سلول های تخصصی تولید می شوند. اکنون می توان چنین ژن هایی را با استفاده از روش های مختلفی جدا کرد که برخی از آنها در این جلد توضیح داده شده است. پیشرفت سریع در دهه گذشته در باززایی تعدادی از گیاهان زراعی و در دسترس بودن ابزارهای مولکولی برای معرفی ژن های خارجی در گیاهان، امکان مهندسی صفات خاص با اهمیت فرهنگی کشاورزی را فراهم کرده است. با این حال، این ژن ها باید به شیوه ای مکانی و زمانی تنظیم شوند تا اثرات مطلوبی بر رشد و بهره وری گیاه داشته باشند. زیستگاه گیاهان نیاز به واکنش‌های سازگارانه با توجه به تغییرات محیطی دارد. با شروع جوانه زدن بذر، گیاه علائم محیطی مانند رطوبت، نور، دما و وجود عوامل بیماری زا را احساس می کند و شروع به پاسخ به آنها می کند. اطلاعات کمی در مورد مسیرهای مختلف انتقال سیگنال که منجر به پاسخ‌های بیوشیمیایی و مورفوژنتیکی می‌شوند، به ویژه انتقال از مرحله رویشی به زایشی، وجود دارد. با در دسترس بودن ابزارهایی برای ایجاد جهش های خاص از طریق برچسب گذاری ترانسپوزون، شناسایی و جداسازی ژن های موثر بر این فرآیندها ممکن است تسهیل شود. انتقال این ژن ها به محیط های هترولوگ به درک فرآیندهای پیچیده ای که رشد گیاه را کنترل می کنند، می دهد.

First attempts to isolate plant genes were for those genes that are abun­ dantly expressed in a particular plant organ at a specific stage of devel­ opment. However, many important gene products are produced in a very minute quantity and in specialized cell types. Such genes can now be isolated using a variety of approaches, some of which are described in this volume. The rapid progress during the last decade in regeneration of a number of crop plants and the availability of molecular tools to introduce foreign genes in plants is allowing the engineering of specific traits of agri­ cultural importance. These genes must, however, be regulated in a spatial and temporal manner in order to have desired effects on plant devel­ opment and productivity. The habitat of plants necessitate adaptive responses with respect to the environmental changes. Starting from germination of the seed, the plant begins to sense environmental cues such as moisture, light, temperature and the presence of pathogens, and begins to respond to them. Little is known about various signal transduction pathways that lead to biochemical and morphogenetic responses, in particular, transition from vegetative to reproductive phase. With the availability of tools to generate specific mutations via transposon tagging, identification and isolation of genes affecting these processes may be facilitated. Transfer of these genes into heterologous environments will allow understanding of the complex processes that control plant development.