Egykor az volt a büszke dicsekvés, hogy Ausztrália bárányháton lovagolt. Az ország világszerte ismert volt a gyapjú minőségéről, és az exportbevétel is ezt mutatta. A szintetikus szálak megváltoztatták a képet. A modern szövetek gyakran természetes és mesterséges szálak keverékei, és ennek megfelelően az ausztrál gyapjúexport is szenvedett.
A másik fő természetes rost a pamut. Hagyományosan offshore-ban termesztik, nemrégiben ausztrál növényként vezették be. A gyapjúhoz hasonlóan gyakran keverik szintetikus szálakkal, de az Adelaide Egyetem tudósai a természetes pamutszálak minőségének javításán dolgoznak.
A pamutszálak egyediek. Mindegyik legfeljebb 2,5 cm hosszú egyetlen sejt. Több ezer belőlük együtt fehér, pihe-puha gyapotmagot alkot, amelyet érett állapotban betakarítanak, és egyetlen tőből származó összes szál fejlődésileg azonos. Az e rostok fejlődését szabályozó gének azonosítása és módosítása számos potenciális előnnyel kecsegtet tulajdonságaik és így a belőlük készült szálak és szövetek tulajdonságainak megváltoztatásában.
Ausztráliában a felvidéki gyapotot főleg Új-Dél-Wales északi részén és Queensland déli részén termesztik. Az 1998-1999-es szezonban 553 000 hektáron ültettek gyapotot, a termés 15%-a genetikailag módosított (transzgénikus).
Az Ingard, Ausztrália transzgénikus gyapotja természetes ellenálló képességgel rendelkezik egy fő kártevővel, a gyapotbagolyal szemben. Az Ingard gyapot növekedése 40-50%-kal csökkentette a teljes peszticidhasználatot 1996 és 1999 között három szezonban mérve.
Az ausztrál gyapot 90%-át Indonéziába, Koreába és Japánba exportálják vásárlókhoz, értéke pedig több mint évi 1 milliárd dollár, ami mostanában először haladja meg a gyapjúból származó exportbevételeket.A Broken Hill melletti Tandou-tó Pima gyapotot termeszt; alacsonyabb hozamú, mint a felvidéki pamut, de finomabb, és főleg Olaszországba és Svájcba exportálják.
Dr. Sharon Orford és kollégái az Adelaide Egyetem Genetikai Tanszékén érdeklődnek a rostok fejlődésének szabályozási vonatkozásai iránt. Már több olyan gént is jellemeztek, amelyek csak rostsejtekben expresszálódnak. "Megpróbáljuk megválaszolni a választ olyan kérdésekre, mint például, hogy miért csak minden negyedik epidermális sejt nyúlik meg" - mondta Dr. Orford.
Az 1992-ben kezdődött projektet a Cotton Research and Development Corporation (CRDC) finanszírozza, és célja a gyapotrostok minőségének javítása géntechnológiával. Ez egy olyan kihívás, amely nemcsak azonosítja, hanem módosítja is azokat a géneket, amelyek expressziójukat a rostsejtekben találják meg.
"E gének szabályozó régióit vagy promótereit izoláltuk, és transzgenikus növényeken teszteljük" - mondta Dr. Orford. "Ha rostspecifikusak, felhasználhatók más gének, például pigmentgének expressziójának elősegítésére" - mondta."Az ilyen gének manipulálása javíthatja a rostok jellemzőit vagy növelheti a rostok számát, és ezáltal az egyes szálak termését."
Az ilyen manipuláció legígéretesebb rostspecifikus génje az "Expansin" nevű fehérjét kódolja, amely kulcsfontosságú a növényi sejtek növekedésének szabályozásában. A gyapotban lévő expanzint egy összetett géncsalád kódolja. A PhD hallgatót, Sarah Harmert az ARC-SPIRT támogatásból finanszírozzák a család tagjainak jellemzésére. A kutatás ipari partnere a Cotton Seed Distributors (CSD).
Míg a végeredmény a gyapot javítása lesz, a kutatók más növényi rendszerek eredményeit használják fel, amelyek lehetséges rövidítéseket kínálnak a pamutszálak sikeres manipulálásához. Az egyik ilyen növény az Arabidopsis thaliana. A gyapotnak 52 kromoszómája van, egy hatalmas genom, három hónapig tart a virágzás, és nehéz átalakulni. Ezzel szemben az Arabidopsisnak kicsi, egyszerű genomja és rövid generációs ideje van. Könnyen termeszthető a laboratóriumban és könnyen transzformálható.
Az Arabidopsist kísérleti rendszerként használták számos növényfejlődési és sejt-sejt kölcsönhatási tanulmányhoz, és nagyszámú mutánst jellemeztek molekuláris szinten. A nemzetközi konzorcium által szekvenált faj genomja 90%-ban kész, és az év végére elkészül.
„Az Arabidopsis nem növeszt hosszú rostokat, de a trichomákat igen” – mondta Dr. Jeremy Timmis, aki Dr. Orforddal dolgozik együtt a projektben. "Ezek olyan levélszőrök, amelyek korai stádiumukban nagyon hasonlítanak a gyapotszálak korai fejlődésére. Az Arabidopsis géneknek megfelelő gyapotgének izolálásával és jellemzésével reméljük, hogy megtudjuk, hogyan keletkeznek a gyapotszálak" - mondta.
A természetes és szintetikus szálak keverésének általános gyakorlata azt sugallja, hogy a transzgénikus gyapot hasznosan módosítható, hogy különböző tulajdonságokkal rendelkező szálakat biztosítson. Amerikában a transzgénikus gyapot egy kísérleti formája rendelkezik egy poliésztervegyület génjével, és kiváló szigetelő tulajdonságokkal rendelkező szálakat állít elő.A pamutszálak mérésének hagyományosabb paraméterei közé tartozik a hosszuk, szilárdságuk és finomságuk; olyan tulajdonságok, amelyek az Adelaide Egyetem kutatásának elsődleges célpontjai.
A CRDC és a CSD által finanszírozott kutatást egy Honors diák, Katherine Malone eredményei egészítik ki, aki azt vizsgálja, hogy bizonyos gének hogyan alkotnak fehérjéket, amelyek szabályozzák a növényekben a gyümölcsök, petesejtek és magvak fejlődését. Egy véletlen felfedezés kimutatta, hogy e gének legalább egyike hatással van a növekvő gyapotszálakra, és Malone asszony projektje arra irányul, hogy többet tudjon meg róluk.
A gyapotszálakban expresszálódó gének ismerete hozzájárul ahhoz, hogy megértsük, hogyan fejlődnek ezek az egyedi sejtek, és végső soron alapot adhat a rostok tulajdonságainak géntechnológiájához az ausztrál pamutfajtákban.
~Rob Morrison
A fotók itt érhetők el:
Dr Rob Morrison, tudományos újságíró, Adelaide Egyetem Telefon: (618) 8303 3490; email: [email protected]
