Augalo biologija · Lygis 3

Ar gali pakeisti, kaip veislė kvepia?

2.5b · 9 min skaitymo

⚙ Ši pamoka buvo išversta mašininiu būdu ir laukia žmogaus peržiūros.

Ką reikia žinoti

Ne — negalima pakeisti veislės kvapo, tik kiek jo išlaikai. Tavo terpeno profilis genetiškai užkoduotas: Alleno komanda kartografavo visą terpeno sintazės genų šeimą (55 genų) per 240 kultūrų ir nustatė, kad receptūra priklauso nuo to, kurie TPS genai išreiškiami. Tavo veislės kvapą lemia, kuriuos terpenų sintazės genus ji išreiškia ir kokiu lygiu. Alleno komanda Steep Hill Labs sudarė visą terpenų sintazės genų šeimą — iš viso 55 genus — ir profiliavo terpenus per 240 veislių. Išvada paprasta: gali pastumti terpenų kiekius su aplinka, bet negali perrašyti terpenų recepto. The Cheese kvepės kaip sūris. The Haze kvepės kaip migla. Tai ne apribojimas — tai patikimos genetikos parinkimo pagrindas.

Supratimas, kaip terpenai yra genetiškai nustatomi, ne aplinkos modifikuojami, leidžia tau priimti protingesnius veisimo sprendimus, rinktis veisles tiksliai ir nustoti gaišti laiko aplinkos pakeitimams, kurie nepakeis profilio.

Mokslas

Alleno tyrimas turėjo dvi dalis. Pirma, jie profiliavo terpenų kiekį per 240 kanapių veislių naudodami GC-MS žiedų pavyzdžių, skirtų dispanseriams Vašingtono valstijoje, analizę. Antra, jie naudojo neseniai prieinamą Jamaican Lion genomo asambliažą identifikuoti ir apibūdinti visus terpenų sintazės (TPS) genus — fermentus, kurie iš tikrųjų stato terpenus iš pirmtakų molekulių.

Terpenų įvairovė per veisles: Vidutiniame žiedo pavyzdyje buvo 11.2 aptinkamų terpenų virš 1% bendro terpenų kiekio, su 5.4 terpenų virš 5%. Dominuojantis terpenas (paprastai mircenas, kariofilenas, limonenas ar terpinolenas) vidutiniškai sudarė tik 35% viso. Keturi populiariausi terpenai sudarė 72% bendro kiekio. Tai reiškia, kad terpenų profiliai yra sudėtingi — niekada nėra tik „vienas terpenas”, apibrėžiantis veislę, net jei rinkodara sako kitaip.

Koreliuojančios terpenų poros: Tai atradimas, atskleidžiantis fermentų lygio kontrolę. β-kariofilenas ir α-humulenas parodė R² 0.92 — beveik tobulai koreliuoja. Tai todėl, kad TPS9, vienas fermentas, gamina abu junginius maždaug 3:1 santykiu. D-limonenas ir kamfenas: R² = 0.92. α-terpineolas ir fencholas: R² = 0.85. Kai du terpenai glaudžiai koreliuoja per šimtus veislių, tai reiškia, kad jie ateina iš to paties fermento. Negali padidinti vieno nepadidindamas kito, ir negali pakeisti santykio, nes santykis įmontuotas į fermento aktyvųjį centrą.

Genų šeima: Allenas identifikavo 55 pilno ilgio TPS genus kanapių genome, suskirstytus į tris pošeimius: TPS-a (21 seskviterpenų sintazė), TPS-b (26 monoterpenų sintazės) ir TPS-c (4 diterpenų sintazės). Tik 12 buvo funkciškai apibūdinti prieš šį tyrimą. RNR išraiškos duomenys iš Purple Kush parodė, kad tik trys genai (TPS1, TPS18, TPS5) dominavo bendrą TPS išraišką, su TPS1 (limoneno sintaze) būnant labiausiai išreikšta apskritai.

Daugiaproduktiniai fermentai: Dauguma kanapių TPS fermentų gamina kelis terpenų produktus iš vieno substrato. TPS5 gamina β-mirceną kaip pagrindinį produktą, bet taip pat generuoja α-pineną. TPS33 gamina ir α-terpineną, ir γ-terpineną maždaug vienodais kiekiais. Ši daugiaproduktinė prigimtis yra kodėl terpenų profiliai yra sudėtingi — mažas skaičius labai išreikštų genų gamina persidengiančius junginių rinkinius, o bendras profilis atsiranda iš jungtinės išvesties.

Šaknims specifiniai TPS genai: Alleno komanda atrado keturių beveik identiškų TPS genų grupę, išreiškiamą specifiškai šaknyse, ne žieduose. Šios šaknų monoterpenų sintazės turi nežinomus produktus, bet gali vaidinti vaidmenį požeminėse ekologinėse sąveikose. Šis atradimas reiškia, kad augalas gamina terpenus, kurių niekada neužuodi, audiniuose, kurių niekada nenuimi, tikslams, kurie neturi nieko bendro su tavo stiklainiu.

Nuo terpensintazės genų iki veislės kvapo Kanapių augalas neša apie 55 terpensintazės (TPS) genus, bet bet kuriame augale įsijungia tik dalis. Įsijungę genai lemia, kurie terpenai gaminami, o tie terpenai lemia aromatą. Du fenotipai iš to paties sėklų pakelio gali raiškti skirtingus genus ir todėl kvepėti visiškai kitaip. Gali pasirinkti, kuriuos genus perduoti toliau, bet negali priversti augalo gaminti terpeno, kuriam jis neturi geno. Kodėl du augalai iš vieno pakelio kvepia skirtingai Kvapas yra genų raiškos pirštų antspaudas — kurie terpenų genai įsijungia, ne gruntas ar mėnulis 55 TPS genai įsijungia dalis ■ raiškiamas kitas fenotipas = kita dalis pagaminti terpenai Mirkenas Limonenas Pinenas Linaloolis įsijungusi dalis kvapas žemiškascitrusinispušinisgėlinis aromato pirštų antspaudas Rinkdamasis pagal kvapą, renkiesi, kuriuos genus perduoti toliau. Bet negali išgauti terpeno, kuriam augalas neturi geno.
Terpenų sintazės genų šeimos Kanapės turi apie 55 terpenų sintazės genų, padalytų į tris pošeimius: TPS-b su 26 genais monoterpenams, TPS-a su 21 seskviterpenams ir TPS-c su 4 diterpenams. Vis dėlto augalas paprastai išreiškia apie 11 terpenų virš vieno procento, o keturi gausiausi sudaro maždaug 72 procentus profilio. ~55 terpenų genų, trys šeimos Genų skaičius didelis — bet dominuoja tik keli terpenai 26 TPS-b monoterpenai 21 TPS-a seskviterpenai 4 TPS-c diterpenai genai šeimoje Bet praktiškai ~11 terpenai virš 1 % 72% vien iš 4 gausiausių Augalas gali sukurti tik tą terpeną, kuriam turi geną — bet kurie genai įsijungia, lemia kvapą.
Limonene — skeletal structure (C₁₀H₁₆), a monoterpene; aroma: bright citrus Limonene C₁₀H₁₆ monoterpene · bright citrus Camphene — skeletal structure (C₁₀H₁₆), a monoterpene; aroma: pungent, fir Camphene C₁₀H₁₆ monoterpene · pungent, fir Myrcene — skeletal structure (C₁₀H₁₆), a monoterpene; aroma: earthy, herbal, clove Myrcene C₁₀H₁₆ monoterpene · earthy, herbal, clove α-Pinene — skeletal structure (C₁₀H₁₆), a monoterpene; aroma: fresh pine α-Pinene C₁₀H₁₆ monoterpene · fresh pine β-Caryophyllene — skeletal structure (C₁₅H₂₄), a sesquiterpene; aroma: pepper, spice β-Caryophyllene C₁₅H₂₄ sesquiterpene · pepper, spice Humulene — skeletal structure (C₁₅H₂₄), a sesquiterpene; aroma: woody, hoppy Humulene C₁₅H₂₄ sesquiterpene · woody, hoppy α-Terpineol — skeletal structure (C₁₀H₁₈O), a monoterpenoid; aroma: lilac, pine α-Terpineol C₁₀H₁₈O monoterpenoid · lilac, pine Fenchol — skeletal structure (C₁₀H₁₈O), a monoterpenoid; aroma: camphor, lime Fenchol C₁₀H₁₈O monoterpenoid · camphor, lime β-Ocimene — skeletal structure (C₁₀H₁₆), a monoterpene; aroma: sweet, herbal β-Ocimene C₁₀H₁₆ monoterpene · sweet, herbal Terpinolene — skeletal structure (C₁₀H₁₆), a monoterpene; aroma: fresh, herbal, woody Terpinolene C₁₀H₁₆ monoterpene · fresh, herbal, woody

Kaip tai pritaikyti

  • Rinkis savo genetiką pagal terpenų profilį, ne pagal auginimo metodą. Jei nori limonenu dominuojančio žiedo, augink veislę su aukšta TPS1 išraiška. Jei nori mirceno, rask genetiką, kuri stipriai išreiškia TPS5. Jokie melasos, UV šviesos ar temperatūros manipuliavimai nepavers mircenu dominuojančios veislės į limonenu dominuojančią.

  • Nustok pasitikėti „indica prieš sativa” etiketėmis dėl terpenų lūkesčių. Alleno duomenys parodė, kad terpenų profiliai grupuojasi pagal veislę, ne pagal indica/sativa dichotomiją. Dvi „sativa” veislės gali turėti visiškai skirtingus terpenų profilius, o pažymėta „indica” gali turėti tą patį profilį kaip pažymėta „sativa”. Pavadinimai yra rinkodara, ne chemija.

  • Sutelk dėmesį į tai, ką gali valdyti: derliaus laikas ir džiovinimo/brandinimo sąlygos veikia, kurie terpenai išsaugomi galutiniame produkte, net jei negali pakeisti, kuriuos terpenus augalas gamina. Monoterpenai (mircenas, limonenas, pinenas) yra lakūs ir garuoja agresyvaus džiovinimo metu. Žemas-ir-lėtas džiovinimas išsaugo daugiau profilio, kurį genetika sukūrė.

  • Jei renkiesi sėklas ar klonus, paprašyk breederio terpenų testo rezultatų, ne tik THC procentų. Terpenų duomenys pasako daugiau apie tai, kaip žiedas iš tikrųjų kvepės ir skonis, nei bet koks veislės pavadinimas ar rinkodaros aprašymas.

Seb’s Corner (Level 2+)

TPS šeimos genominė organizacija yra atskleidžianti. Apie pusė genų egzistuoja genominiuose masyvuose — glaudžiai susijusių genų grupėse toje pačioje chromosomoje, rodančiose neseną genų dubliavimosi įvykius. Didžiausioje grupėje yra 11 TPS-b genų, apimančių maždaug megabazę, įskaitant apibūdintas limoneno (TPS1), α-pineno (TPS2), β-mirceno (TPS3) ir β-ocimeno (TPS13) sintazes. Šie genai vidutiniškai turi 66% aminorūgščių tapatumą, rodantį, kad jie diversifikavosi iš bendro protėvio, bet buvo veikiami divergentinės atrankos dėl produkto specifiškumo. TPS5/TPS11 grupė yra ypač įdomi: TPS5 (dominuojanti mirceno sintazė) turi 73% tapatumą su keturiomis šaknims specifinėmis sintazėmis (TPS11, TPS36, TPS37, TPS38), nepaisant visiškai skirtingų išraiškos modelių ir tikriausiai skirtingų produktų. Tai rodo, kad audiniui specifinė promotoriaus evoliucija, ne tik kodavimo sekos evoliucija, buvo pagrindinis terpenų profilio diversifikavimo varomoji jėga. Breederiams pagrindinė implikacija yra ta, kad terpenų profilio modifikavimas reikalauja pokyčių reguliaciniame lygyje (kurie genai įjungti, kur ir kada) tiek pat, kiek baltymų lygyje (ką kiekvienas fermentas gamina). Tai padaro terpenų veisimą sudėtingesnį nei kanabinoidų chemotipo veisimą, kur vienas genetinis lokusas valdo THC:CBD santykį.

Į ką atkreipti dėmesį

  • „Terpenus skatinančios” maistinės medžiagos: Terpenų pirmtakai (GPP monoterpenams, FPP seskviterpenams) sintetinami iš pirminio metabolizmo tarpinių — piruvato, gliceraldehid-3-fosfato ir acetil-CoA. Jie gausūs bet kuriame sveikame, gerai maitinamame augale. Nėra įrodymų, kad konkretūs maistinių medžiagų papildai didina terpenų pirmtakų tiekimą virš to, ką teikia normali mityba. Jei produktas teigia „skatinantis terpenus”, paprašyk recenzuoto bandymo. Jis neegzistuoja.

  • Aplinkos terpenų modifikavimo mitai: Temperatūros kritimai, UV šviesa, streso technikos — nė vienas iš jų nekeičia terpenų profilio, nustatyto genetikos. Jie gali šiek tiek pastumti bendrą terpenų koncentraciją (garsumą), bet nekeičia santykio (EQ).

  • Fenotipų medžioklė kaip genetinė ruletė: Jei augini iš sėklos (ne klonų), du fenotipai iš to paties kryžminimo gali išreikšti skirtingus TPS genų derinius dėl genetinio segregavimo. Ta variacija yra genetinė, ne aplinkos. Kai randi fenotipą, kurio nori, klonuok jį, kad išsaugotum.

  • Veislės pavadinimo nepatikimumas: Du „OG Kush” iš skirtingų šaltinių gali turėti visiškai skirtingus terpenų profilius. Pavadinimai yra rinkodara. Testo rezultatai yra chemija.

Quiz

1. β-kariofilenas ir α-humulenas koreliuoja ties R² = 0.92 per veisles. Ką tai mums pasako?

2. Kiek pilno ilgio terpenų sintazės (TPS) genų Allenas identifikavo kanapių genome?

3. (Tiesa/Netiesa) Gali paversti mircenu dominuojančią veislę į limonenu dominuojančią su vėsesnėmis naktimis ir UV šviesa.

4. Dauguma kanapių terpenų sintazės fermentų gamina:

5. Lygindamas du sėklų banko sąrašus tam pačiam veislės pavadinimui, kodėl pasitikėti terpenų testo duomenimis, o ne pavadinimu?