Saskaņā ar ziņojumu, kas publicēts eLife, aizsardzības mehānismi, ko augi izmanto, lai atpazītu un reaģētu uz parasto kaitēkli, kāpuru, attīstījās no viena gēna, kas attīstījās miljoniem gadu, ziņo. Phys.org portāls.
Vašingtonas zinātnieku pētījums parādīja, ka daži augi, piemēram, sojas pupas, laika gaitā ir zaudējuši šo aizsargājošo gēnu, taču eksperti norāda, ka gēna atkārtota ieviešana (izmantojot selekciju, gēnu inženieriju) var palīdzēt aizsargāt ražu no ražas neveiksmes.
Auga veselības stāvoklis ir atkarīgs no imūnsistēma, ko tā manto. Augos tas nozīmē, ka tiek pārmantoti noteikta veida modeļa atpazīšanas receptori, kas var noteikt dažādus patogēnus un peptīdus un izraisīt atbilstošu imūnreakciju.
Pareizo modeļu atpazīšanas receptoru veidu mantošana varētu ļaut augiem atpazīt draudus un tikt galā ar slimībām un kaitēkļiem.
Lai aizpildītu šo plaisu, komanda nolēma identificēt galvenos evolūcijas notikumus, kas ļāva augiem reaģēt uz kopīgu apdraudējumu: kāpuru. Jau bija zināms, ka pākšaugu sugām, tostarp mung pupiņām un melnajiem zirņiem, ir unikāla spēja reaģēt uz peptīdiem, kas veidojas kāpuru mutēs, kad tie grauž augu lapas.
Zinātnieki detalizēti pētīja šīs augu grupas genomus, lai noskaidrotu, vai kopīgais modeļa atpazīšanas receptors, ko sauc par inceptīna receptoru (INR), miljoniem gadu ir mainījies, iegūstot vai zaudējot spēju atpazīt kāpurus.
Viņi atklāja, ka viens 28 miljonus gadus vecs receptoru gēns lieliski atbilst augu imūnās atbildes reakcijai uz kāpurķēžu peptīdiem. Viņi arī atklāja, ka starp vecāko augu senču pēctečiem, kuri pirmo reizi attīstīja receptoru gēnu, ir vairākas sugas, kas nespēj reaģēt uz kāpurķēžu peptīdiem, tas ir, viņi ir zaudējuši šo gēnu.
Lai saprastu, kā šis senais gēns ieguva spēju atpazīt jaunus peptīdus mūsdienu patogēnos, komanda izmantoja paņēmienu, ko sauc par senču sekvencēšanu, kurā viņi apvienoja informāciju no visiem mūsdienu receptoriem. gēni, lai paredzētu sākotnējo secību 28 miljonu gadu vecumā. Šis senču receptors spēja reaģēt uz kāpurķēžu peptīdiem. Tomēr nedaudz vecāka versija ar 16 izmaiņām receptoru secībā neizdevās.
Šis ģenētiskā vēsture kopā ar datoru modeļiem, kas parāda, kā senās un mūsdienu receptoru struktūras varēja atšķirties, sniedz norādes par receptoru evolūciju. Tas liecina, ka pirms vairāk nekā 32 miljoniem gadu senču auga genomā tika ieviests jauns galvenais gēnu ieliktnis, kam sekoja strauja jauno receptoru dažādu formu evolūcija. Viena no šīm formām ieguva spēju reaģēt uz kāpurķēžu peptīdiem, un šī jaunā spēja tagad ir kopīga desmitiem pākšaugu pēcnācēju sugu.
Nākotnē zinātnieki cer uzzināt vairāk par genoma līmeņa procesiem, kas rada jaunu receptoru daudzveidību un identificē vēl nezināmus imūnreceptorus augu grupās. Jo vairāk un vairāk Izmantojot genoma datus, šādas pieejas identificētu "trūkstošos" receptorus, kas ir noderīgas īpašības, ko atkārtoti ieviest augos, lai palīdzētu aizsargāt ražas.