augusztus 12, 2022

Androbit techmagazin

Az Androbit tényeken alapuló híreivel, exkluzív videofelvételeivel, fotóival és frissített térképeivel maradjon naprakész Magyarország legfrissebb fejleményein.

Két kritikus gént azonosítottak azon növények esetében, amelyek 470 millió évvel ezelőtt kolonizálták a Földet

Earth DNA Genetics

A tudósok elképzelhetőnek tartják, hogy a két gén, a PEN1 és a SYP122 utat nyitott mindenféle szárazföldi növény számára.

A kutatók új megvilágításba helyezték a növényi élet létrejöttét a Földön

származó kutatók Koppenhágai Egyetem Új megvilágításba helyezte, hogyan keletkezett a növényi élet bolygónk felszínén. Pontosabban kimutatták, hogy két génre van szükség a szárazföldi növényeknek ahhoz, hogy megvédjék magukat a gombák támadásától – ez a védekezési mechanizmus 470 millió éves múltra tekint vissza. Valószínű, hogy ezek a védekezések előkészítették az utat minden szárazföldi növény számára.

Mads Eggert Nielsen

Mads Eggert Nielsen, a Koppenhágai Egyetem biológusa.

A növények csaknem félmilliárd éve fejlődtek ki a vízi algákból a Földön való túlélési képességekké, ezzel lefektették a földi élet alapjait. Az egyik akadály, amely annyira megnehezítette ezt a drámai átalakulást, a gombák voltak:

Becslések szerint 100 millió évvel ezelőtt gombák kúsztak át a Föld felszínén élelem után kutatva, valószínűleg a tengerből kimosott elhalt algákban. Tehát, ha Ön, mint új növény, meg akarja telepedni a földön, és az első dolog, amivel találkozik, az egy gomba, amely megemészti, szüksége van valamiféle védekező mechanizmusra” – mondja Mads Eggert Nielsen, az Egyesült Államok biológusa. A Koppenhágai Egyetem Növény- és Környezettudományi Tanszéke.

Mads Eggert Nielsen és a Növény- és Környezettudományi Tanszék, valamint a Paris-Sclay Egyetem kutatótársai szerint ennek a védekező mechanizmusnak a magja két génre szűkíthető le, a PEN1-re és a SYP122-re. Együtt segítik a növényekben egy olyan komponens kialakítását, amely megakadályozza a gombák és gombaszerű szervezetek invázióját.

“Felfedeztük, hogy ha elpusztítjuk ezt a két gént az Arabidopsis modellünkben, megnyitjuk az ajtót a patogén gombák behatolása előtt. Megállapítottuk, hogy nélkülözhetetlenek ennek a sejtfalszerű dugónak a kialakulásához, amely védelmet nyújt a gombák ellen. Érdekes módon, úgy tűnik, hogy ez egy védelmi mechanizmus, amely minden szárazföldi növényben megtalálható” – mondja Mads Eggert Nielsen, a Science folyóiratban megjelent tanulmány vezető szerzője. eLife.

Egy 470 millió éves gyárban nőttem fel

A kutatócsoport ugyanezt a funkciót tesztelte a májfűben, amely a Föld egyik első szárazföldi növényének közvetlen leszármazottja. A májfűben lévő két egyező gén felvételével és a cressusba való beillesztésével a kutatók megvizsgálták, hogy vajon meghatározhatják-e ugyanazt a hatást. A válasz igen volt.

Thale Cress növénymodell

Kísérletek az Arabidopsis modellel Hitel: Mads Eggert Nielsen

“Bár a két növénycsalád, amelyhez az Arabidopsis és a májfű tartozott, 450 millió évvel ezelőtt eltérő irányban fejlődött, továbbra is közös genetikai funkciókat viseltek. Úgy gondoljuk, hogy ez a géncsalád azzal az egyedülálló céllal jött létre, hogy ezt a védekező mechanizmust kezelje, és így Az egyik alapja, hogy a növények megtelepedjenek a földön” – mondja Mads Eggert Nielsen.

Növények és gombák együttélése

Míg a gombák akadályozták a növényeket a tengeri algákból a szárazföldi növényekké való átmenetben, ezek egyben előfeltételek is voltak. Mads Eggert Nielsen elmagyarázza, hogy miután a növények túlélték a Földön a gombák támadásait, amelyek meg akarták enni őket, a következő probléma a tápanyagok megtalálása volt:

A vízi környezetben élő növények könnyen hozzáférnek az oldott tápanyagokhoz, például a foszforhoz és a nitrogénhez. De 500 millió évvel ezelőtt a ma ismert talaj nem létezett – csak sziklák. A sziklákhoz kötött tápanyagokat a növények rendkívül nehezen tudják beszerezni. De nem a gombákra. Másrészt a gombák nem tudnak szénhidrátot termelni – ezért fogyasztják a növényeket. A feltételezések szerint itt alakult ki a növények és a gombák közötti szimbiotikus kapcsolat, ami aztán az alapja lett a szárazföldi növényvilág felrobbanásának ebben az időszakban.”

A növényben kialakuló védekező struktúrák nem pusztítják el a növényt vagy a gombát, egyszerűen megakadályozzák a gomba behatolását.

“Mivel a gombák csak részben tudnak bejutni a növénybe, úgy gondoljuk, hogy kialakul egy fordulópont, ahol mind a növénynek, mind a gombának van keresnivalója. Ezért hasznos volt a kapcsolatot úgy tartani, ahogy van. Az az elmélet, hogy a növények megszelídítették a gombákat, hogy megtelepedjenek. a föld Nem a miénk, de mi biztosítunk olyan takarmányt, amely támogatja ezt az elképzelést” – mondja Mads Eggert Nielsen.

Mezőgazdaságban alkalmazható

Az új eredmények fontos elemet adnak a növények evolúciós történetének rejtvényéhez. Ennél is fontosabb, hogy ezek segítségével a növényeket ellenállóbbá lehet tenni a gombás támadásokkal szemben, ami nagy problémát jelent a gazdálkodók számára.

“Ha minden növény egyformán védekezik, ez azt jelenti, hogy a betegségeket okozni képes mikroorganizmusok – például lisztharmat, sárgarozsda és burgonyarothadás – megtalálták a módját, hogy beszivárogjanak, megállítsák vagy kijátsszák a megfelelő gazdanövényeik védekezőképességét. Szeretnénk tudni. Hogyan teszik ezt. Ezután megpróbáljuk átvinni a védekező komponenseket a rezisztens növényekről azokra a növényekre, amelyek megbetegednek, és így rezisztenciát érnek el” – mondja Mads Eggert Nielsen.

Mads Eggert Nielsen részt vesz a Hans Thordal-Christensen által vezetett és a Novo Nordisk Alapítvány által támogatott kutatási projektben a Botanikai és Környezettudományi Tanszéken, amely a növények ellenállóbbá tételére összpontosít azáltal, hogy azonosítja azokat a védekezési mechanizmusokat a növényekben, amelyekkel a betegségeket okozó mikroorganizmusok próbálkoznak. megszólítani. Bezárás.

További tények

A kutatók régóta azt feltételezték, hogy a PEN1 és SYP122 gének különleges funkciót töltenek be a növények vízi fázisukból algaként szárazföldi növényekké való átmenetében, de nincs konkrét bizonyíték arra vonatkozóan, hogy valóban előfeltételei-e a növényeknek. védelmi képességek.

Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a PEN1 gén elpusztításával a növények elveszítik a lisztharmat elleni védekezési képességüket. Ha azonban a közeli rokon gén, a SYP122 elpusztul, semmi sem történik. Az új kutatási eredmények azt mutatják, hogy a két gén együtt fontos kulcsot alkot a növény védekező mechanizmusában.

Hivatkozás: „A növényi SYP12 struktúrák evolúciósan konzervált általános immunitást közvetítenek a fonálféreg kórokozóival szemben” Hector M. Rubiato, Mingqi Liu, Richard J O’Connell és Mads E. Nielsen, 2022. február 4., elérhető itt. eLife.
DOI: 10.7554 / eLife.73487

READ  A NASA megkezdi a visszaszámlálást az Insight küldetés végéig a Marson