Vedci sa domnievajú, že je pravdepodobné, že dva gény, PEN1 a SYP122, vydláždili cestu pre celý život suchozemských rastlín.
Výskumníci vrhli nové svetlo na to, ako sa život rastlín usadil na zemskom povrchu
od výskumníkov Univerzita v Kodani Vrhol nové svetlo na to, ako sa život rastlín usadil na povrchu našej planéty. Konkrétne demonštrovali, že dva gény sú dôležité pre suchozemské rastliny na obranu pred napadnutím hubami – obranný mechanizmus, ktorý sa datuje 470 miliónov rokov. Táto obrana pravdepodobne vydláždila cestu pre celý život suchozemských rastlín.
Mads Eggert Nielsen, biológ na univerzite v Kodani.
Rastliny sa asi pred pol miliardou rokov vyvinuli z vodných rias, ktoré dokázali prežiť na súši a vytvorili základ pre život na súši. Huby boli jednou z prekážok, ktoré sťažili tento dramatický prechod:
„Odhaduje sa, že pred 100 miliónmi rokov sa huba rozšírila na zemský povrch pri hľadaní výživy a pravdepodobne bola nájdená v odumretých riasach vyplavených z oceánu. Takže, ak by ste sa ako nová rastlina presadili na zem a prvé, čo ste našli, bola huba, ktorá by vás zožrala, potom by ste potrebovali nejaký obranný mechanizmus,“ hovorí Mads Eggert Nielsen, biológ z Katedry rastlinných a environmentálnych vied na Kodanskej univerzite.
Podľa Mads Eggert Nielsen a jej výskumných kolegov z Katedry rastlinných a environmentálnych vied a Univerzity v Paríži-Saclay možno podstatu tohto obranného mechanizmu zúžiť na dva gény, PEN1 a SYP122. Spoločne pomáhajú vytvárať akúsi zátku v rastlinách, ktorá zabraňuje invázii húb a hubám podobných organizmov.
„Zistili sme, že ak vymažeme tieto dva gény v našej modelovej rastline vrecúška (Arabidopsis), otvoríme dvere pre vstup patogénnych húb. Zistili sme, že sú nevyhnutné na vytvorenie tejto zátky podobnej bunkovej stene, ktorá chráni pred plesňami. Zaujímavé je, že sa zdá, že ide o univerzálny obranný mechanizmus, ktorý sa nachádza vo všetkých suchozemských rastlinách,“ hovorí Mads Eggert Nielsen, hlavný autor štúdie, ktorá je publikovaná v časopise. eLife,
Pochádza z rastliny starej 470 miliónov rokov
Výskumný tím testoval rovnakú funkciu v pečeňovke, ktorá je priamym potomkom jednej z najstarších suchozemských rastlín na Zemi. Odobratím dvoch príbuzných génov z pečeňovky a ich vložením do žeruchy Thal vedci skúmali, či dokážu identifikovať rovnaký účinok. Odpoveď bola áno.
Experimenty na modelovej rastline žerucha Thale (Arabidopsis) Poďakovanie: Mads Eggert Nielsen
„Aj keď sa dve rastlinné rodiny, z ktorých sa Arabidopsis a pečeňovník vyvinuli rôznymi smermi asi pred 450 miliónmi rokov, naďalej zdieľajú genetické funkcie. Veríme, že táto génová rodina s jedinečným účelom riadenia tohto obranného mechanizmu sa objavila, a teda bola jednou základov pre rastliny, aby sa usadili na zemi,“ hovorí Mads Eggert Nielsen.
symbióza medzi rastlinami a hubami
Zatiaľ čo huby bránili ich prechodu z morskej morskej fázy na suchozemské rastliny – boli tiež nevyhnutným predpokladom. Len čo rastliny prežili útoky húb, aby jedli na zemi, čelili ďalšiemu problému, nájsť živiny, vysvetľuje Mads Eggert Nielsen:
„Rozpustené živiny, ako je fosfor a dusík, rastliny ľahko získavajú vo vodnom prostredí. Ale pred 500 miliónmi rokov, ako ju poznáme dnes, pôda neexistovala – iba skaly. A živiny viazané v skalách je pre rastliny mimoriadne ťažké zachytiť. Ale nie pre huby. Na druhej strane huby nedokážu produkovať sacharidy – preto konzumujú rastliny. Predpokladá sa, že tu vznikol symbiotický vzťah medzi rastlinami a hubami, ktorý sa v tomto období stal základom explózie suchozemského rastlinného života.
Obranné štruktúry vytvorené v rastline nezabíjajú ani rastlinu, ani hubu, jednoducho bránia hube v invázii.
„Keďže huba môže preniknúť do rastliny len čiastočne, veríme, že bod zlomu nastane, keď rastlina aj huba niečo získajú. Bolo preto prospešné udržiavať vzťah. Mads Teória, že rastliny prevzali názov huby kolonizovať krajinu, hovorí Eggert Nielsen, ale my poskytujeme krmivo, ktoré podporuje túto myšlienku.
možno uplatniť v poľnohospodárstve
Nové výsledky pridávajú dôležitý kúsok do skladačky evolučnej histórie rastlín. Ešte dôležitejšie je, že môžu byť použité na zvýšenie odolnosti plodín voči napadnutiu hubami, čo je pre farmárov veľký problém.
„Ak sa všetky rastliny bránia rovnakým spôsobom, musí to znamenať, že mikroorganizmy spôsobujúce choroby – ako je múčnatka, žltá hrdza a pleseň zemiaková – sa pokúsili preniknúť, vypnúť alebo uniknúť ich obrane. Našli spôsob. Súvisiace hostiteľské rastliny. Chceme vedieť, ako to robia. Potom sa pokúsime preniesť obranné zložky z odolných rastlín na rastliny, ktoré ochorejú, a tak získajú odolnosť,“ hovorí Mads Eggert Nielsen.
Mads Eggert Nielsen je zapojený do výskumného projektu na Katedre rastlinných a environmentálnych vied, ktorý vedie Hans Thordal-Christensen a ktorý podporuje Nadácia Novo Nordisk, ktorý sa zameriava na zvýšenie odolnosti plodín voči patogénom identifikáciou obranných mechanizmov v rastlinách. Skúšanie mikroorganizmov. vypnúť.
dodatočné skutočnosti
Výskumníci dlho predpokladali, že gény PEN1 a SYP122 majú špeciálnu funkciu vo vzťahu k prechodu z vodnej fázy rastlín do suchozemských rastlín, ako sú riasy, ale neexistuje žiadny spoľahlivý dôkaz o tom, či sú to skutočne rastliny. Defenzívna schopnosť.
Predchádzajúce štúdie ukázali, že odstránením génu PEN1 strácajú rastliny schopnosť brániť sa proti múčnatke. Keď sa však vymaže blízko príbuzný gén SYP122, nič sa nestane. Nové výsledky výskumu ukazujú, že tieto dva gény spolu tvoria dôležitý kľúč v obranných mechanizmoch rastlín.
Odkaz: „Rastlinné SYP12 syntaxíny sprostredkujú evolučne zachovanú všeobecnú imunitu voči vláknitým patogénom“ od Hectora M. Rubiata, Mengqi Liu, Richarda J. O’Connella a Madsa E. Nielsena, 4. februára 2022, života
DOI: 10.7554/elife.73487
Web nerd. Organizátor extrémov. Spisovateľ. Evanjelista celkom potravín. Certifikovaný introvert.
