Biologjia e bimës · Niveli 3

A mund ta ndryshosh si mban erë një varietet?

2.5b · 9 min lexim

⚙ Ky mësim u përkthye me makinë dhe po pret një kontroll nga njeri.

Çfarë Duhet të Dish

Era e varietetit tënd përcaktohet nga ato gjene të terpen-sintazës që ai shpreh dhe në çfarë niveli. Ekipi i Allen-it në Steep Hill Labs hartoi të gjithë familjen e gjeneve të terpen-sintazës — 55 gjene gjithsej — dhe profiloi terpenet nëpër 240 kultivarë. Përfundimi është i drejtpërdrejtë: mund t’i shtysh pak rendimentet e terpeneve me mjedisin, por nuk mund ta rishkruash recetën e terpeneve. Cheese-i do të mbajë erë djathi. Haze-i do të mbajë erë haze-i. Kjo nuk është kufizim — kjo është themeli i përzgjedhjes së gjenetikës së besueshme.

Të kuptosh se si terpenet përcaktohen gjenetikisht, jo modifikohen mjedisorisht, të lejon të marrësh vendime më të zgjuara krijimi varietetesh, të zgjedhësh kultivarë me precizion, dhe të ndalosh së humburi kohë me rregullime mjedisore që nuk do ta ndryshojnë profilin.

Shkenca

Studimi i Allen-it kishte dy pjesë. Së pari, ata profiluan përmbajtjen e terpeneve nëpër 240 kultivarë cannabis-i duke përdorur analizën GC-MS të mostrave të lules që shkonin për dispenseritë në shtetin e Washington-it. Së dyti, ata përdorën montimin gjenomik të Jamaican Lion-it, që sapo ishte bërë i disponueshëm, për të identifikuar e karakterizuar të gjitha gjenet e terpen-sintazës (TPS) — enzimat që në të vërtetë ndërtojnë terpenet nga molekulat prekursore.

Diversiteti i terpeneve nëpër kultivarë: Mostra mesatare e lules përmbante 11.2 terpene të zbulueshme mbi 1% të përmbajtjes totale të terpeneve, me 5.4 terpene mbi 5%. Terpeni dominues (zakonisht mircen, kariofilen, limonen, ose terpinolen) përbënte mesatarisht vetëm 35% të totalit. Katër terpenet kryesore përbënin 72% të përmbajtjes totale. Kjo do të thotë se profilet e terpeneve janë komplekse — kurrë nuk është thjesht “një terpen” që përcakton një varietet, edhe nëse marketingu thotë ndryshe.

Çiftet e korreluara të terpeneve: Ky është gjetja që zbulon kontrollin në nivel enzimë. β-kariofileni dhe α-humuleni treguan një R² prej 0.92 — pothuajse të korreluar në mënyrë perfekte. Kjo sepse TPS9, një enzimë e vetme, prodhon të dyja përbërjet në një raport afërsisht 3:1. D-limonen dhe kamfen: R² = 0.92. α-terpineol dhe fenkol: R² = 0.85. Kur dy terpene janë të korreluar ngushtë nëpër qindra kultivarë, do të thotë se vijnë nga e njëjta enzimë. Nuk mund ta rritësh njërin pa rritur tjetrin, dhe nuk mund ta ndryshosh raportin sepse raporti është i ndërtuar në vendin aktiv të enzimës.

Familja e gjeneve: Allen identifikoi 55 gjene TPS me gjatësi të plotë në gjenomin e cannabis-it, të klasifikuara në tri nënfamilje: TPS-a (21 seskuiterpen-sintaza), TPS-b (26 monoterpen-sintaza), dhe TPS-c (4 diterpen-sintaza). Vetëm 12 ishin karakterizuar funksionalisht para këtij studimi. Të dhënat e shprehjes së RNA-së nga Purple Kush treguan se vetëm tri gjene (TPS1, TPS18, TPS5) dominonin shprehjen totale të TPS-së, me TPS1 (limonen-sintaza) si më e shprehura në përgjithësi.

Enzimat shumë-produkte: Shumica e enzimave TPS të cannabis-it prodhojnë produkte të shumëfishta terpenesh nga një substrat i vetëm. TPS5 prodhon β-mircen si produktin e tij parësor, por gjeneron edhe α-pinen. TPS33 prodhon edhe α-terpinen edhe γ-terpinen në sasi afërsisht të barabarta. Kjo natyrë shumë-produkte është arsyeja pse profilet e terpeneve janë komplekse — një numër i vogël gjenesh shumë të shprehura prodhojnë grupe të mbivendosura përbërjesh, dhe profili total del nga prodhimi i kombinuar.

Gjenet TPS specifike për rrënjët: Ekipi i Allen-it zbuloi një grumbull prej katër gjenesh TPS gati identike të shprehura specifikisht në rrënjë, jo në lule. Këto monoterpen-sintaza të rrënjëve kanë produkte të panjohura, por mund të luajnë rol në ndërveprimet ekologjike nën tokë. Kjo gjetje do të thotë se bima po bën terpene që nuk i nuhat kurrë, në inde që nuk i korr kurrë, për qëllime që s’kanë lidhje me kavanozin tënd.

Si Ta Zbatosh

  • Zgjidh gjenetikën tënde për profilin e terpeneve, jo metodën tënde të rritjes. Nëse do një lule dominuese në limonen, rrit një kultivar me shprehje të lartë TPS1. Nëse do mircen, gjej gjenetikë që shpreh fuqishëm TPS5. Asnjë sasi melase, drite UV apo manipulimi temperature nuk do ta konvertojë një varietet dominues në mircen në një dominues në limonen.

  • Ndalo së besuari etiketat “indica kundrejt sativa” për pritshmëritë e terpeneve. Të dhënat e Allen-it treguan se profilet e terpeneve grupohen sipas kultivarit, jo sipas dikotomisë indica/sativa. Dy varietete “sativa” mund të kenë profile terpenesh krejtësisht të ndryshme, dhe një i etiketuar “indica” mund të ketë të njëjtin profil si një i etiketuar “sativa”. Emrat janë marketing, jo kimi.

  • Përqendrohu te ajo që mund të kontrollosh: koha e korrjes dhe kushtet e tharjes/kurimit ndikojnë te cilat terpene ruhen në produktin final, edhe nëse nuk mund të ndryshojnë cilat terpene prodhon bima. Monoterpenet (mircen, limonen, pinen) janë të avullueshme dhe avullojnë gjatë tharjes agresive. Tharja ngadalë-e-ulët ruan më shumë nga profili që ndërtoi gjenetika.

  • Nëse po përzgjedh fara ose klone, kërko rezultatet e testit të terpeneve nga krijuesi, jo thjesht përqindjet e THC-së. Të dhënat e terpeneve të tregojnë më shumë për çfarë do të mbajë erë e shije vërtet lulja se sa çdo emër varieteti apo përshkrim marketingu.

Seb’s Corner (Level 2+)

Organizimi gjenomik i familjes TPS është zbulues. Rreth gjysma e gjeneve ekzistojnë në vargje gjenomike — grumbuj gjenesh të lidhura ngushtë në të njëjtin kromozom, që sugjerojnë ngjarje të fundit dyfishimi gjenesh. Grumbulli më i madh përmban 11 gjene TPS-b që shtrihen përafërsisht në një megabazë, përfshirë sintazat e karakterizuara të limonenit (TPS1), α-pinenit (TPS2), β-mircenit (TPS3), dhe β-ocimenit (TPS13). Këto gjene ndajnë mesatarisht 66% identitet aminoacid, që tregon se u diversifikuan nga një paraardhës i përbashkët, por kanë qenë nën seleksionim divergjent për specifikën e produktit. Grumbulli TPS5/TPS11 është veçanërisht interesant: TPS5 (mircen-sintaza dominuese) ndan 73% identitet me katër sintaza specifike për rrënjët (TPS11, TPS36, TPS37, TPS38), pavarësisht se ka modele krejtësisht të ndryshme shprehjeje dhe ka gjasa produkte të ndryshme. Kjo sugjeron se evolucioni i promotorëve specifikë për inde, jo vetëm evolucioni i sekuencës kodifikuese, ka qenë një nxitës madhor i diversifikimit të profilit të terpeneve. Për krijuesit e varieteteve, implikimi kyç është se modifikimi i profilit të terpeneve kërkon ndryshime në nivelin rregullator (cilat gjene ndizen, ku, dhe kur) po aq sa në nivelin e proteinës (çfarë prodhon secila enzimë). Kjo e bën krijimin e varieteteve me terpene më komplekse se krijimin e kemotipit të kanabinoideve, ku një lokus i vetëm gjenetik kontrollon raportin THC:CBD.

Ki Kujdes Për

  • Ushqyesit “rritës terpenesh”: Prekursorët e terpeneve (GPP për monoterpenet, FPP për seskuiterpenet) sintetizohen nga ndërmjetës metabolikë parësorë — piruvat, gliceraldehid-3-fosfat, dhe acetil-CoA. Këta janë të bollshëm në çdo bimë të shëndetshme e të ushqyer mirë. Nuk ka prova se suplemente specifike ushqyesish e rrisin furnizimin me prekursor terpenesh përtej asaj që jep ushqimi normal. Nëse një produkt pretendon se “rrit terpenet”, kërko provën e recensionuar nga kolegët. Nuk ekziston.

  • Mitet e modifikimit mjedisor të terpeneve: Rëniet e temperaturës, drita UV, teknikat e stresit — asnjë prej tyre nuk e ndryshon profilin e terpeneve të caktuar nga gjenetika. Mund të shtyjnë pak përqendrimin total të terpeneve (volumin), por nuk ndryshojnë raportin (EQ-në).

  • Gjuetia e fenotipeve si rulet gjenetik: Nëse po rrit nga fara (jo klone), dy fenotipe nga i njëjti kryqëzim mund të shprehin kombinime të ndryshme gjenesh TPS për shkak të ndarjes gjenetike. Ai variacion është gjenetik, jo mjedisor. Sapo gjen fenotipin që do, klonoje për ta ruajtur.

  • Pabesueshmëria e emrit të varietetit: Dy “OG Kush” nga burime të ndryshme mund të kenë profile terpenesh krejtësisht të ndryshme. Emrat janë marketing. Rezultatet e testit janë kimi.

Quiz

1. β-kariofileni dhe α-humuleni korrelojnë në R² = 0.92 nëpër kultivarë. Çfarë na thotë kjo?

2. Sa gjene të terpen-sintazës (TPS) me gjatësi të plotë identifikoi Allen në gjenomin e cannabis-it?

3. (E vërtetë/E gabuar) Mund ta kthesh një varietet dominues në mircen në një dominues në limonen me net më të freskëta dhe dritë UV.

4. Shumica e enzimave të terpen-sintazës së cannabis-it prodhojnë:

5. Duke krahasuar dy listime banke farash për të njëjtin emër varieteti, pse t’i besosh të dhënave të testit të terpeneve mbi emrin?