Parazitske biljke mogu stvoriti oružje iz gena ukradenih od domaćina

Poreklo: Putovanje ljudske vrste (Prevod) S01E02 (Srpanj 2019).

Anonim

Sneaky parazitski korov može biti u mogućnosti ukrasti gene iz biljaka koje napadaju, a zatim ih koristiti protiv biljke domaćina, prema timu znanstvenika.

U istraživanju su istraživači otkrili 52 incidenata neeksualnog prijenosa DNA poznatog kao horizontalni prijenos gena ili HGT-a iz biljke domaćina koja je kasnije postala funkcionalna u članovima parazitske biljne obitelji poznate kao broomrape, rekao je Claude dePamphilis, profesor biologija, Penn State. Preneseni geni su tada postali funkcionalni u parazitskim vrstama. Premda se u većini biljaka i drugih složenih vrsta smatra rijetkim, HGT se može pojaviti u nekim parazitskim biljkama, što bi moglo dovesti do boljeg načina kontrole parazitskih biljaka koje ugrožavaju poljoprivredu, dodao je.

"Ove parazitske biljke koje proučavamo iz obitelji broomrape uključuju neke od najrazornijih poljoprivrednih korova na svijetu", rekao je dePamphilis. "Otkriće HGT-a doista je dio naših nastojanja da bolje razumijemo kako parazitske biljke rade i kako im možemo bolje kontrolirati. Nadamo se da možemo koristiti ove informacije kako bismo pronašli najbolje strategije za generiranje ili uzgajanje otpornih biljaka domaćina „.

Istraživači, koji su objavili svoje nalaze danas (24. listopada) u aktualnom izdanju Zbornika Nacionalne akademije znanosti, sugeriraju da prijenos može potaknuti sposobnost parazitske biljke da invade svoje domaćine i nadvlada obranu koju domaćin stvara kako bi pokušao podijeliti off napada. HGT također može pomoći smanjiti rizik od infekcije kod parazita.

Dok horizontalni genski prijenosi u manje složenim vrstama, kao što su bakterije, su zajednički, većina evolucije u složenijim organizmima potiče spolna razmjena DNA, zajedno s mutacijom i prirodnim odabirom. Međutim, istraživači sugeriraju da bliske veze parazitskih biljaka sa svojim domaćinima mogu povećati šanse intaktnih gena koji putuju od domaćina do genoma parazita gdje se brzo može postati funkcionalan.

"Parazitske biljke imaju veću stopu horizontalnog prijenosa gena od ne-parazitskih biljaka i mislimo da je to zbog njihove vrlo intimne veze koje imaju s njihovim domaćinom", rekao je dePamphilis.

Korijene parazitskog kontakta i ulaska u domaćina, a zatim počinju izdvajati vodu, šećere, mineralne hranjive tvari, pa čak i nukleinske kiseline, uključujući DNA i RNA, dodao je.

"Dakle, kradeju gene iz njihovih biljaka domaćina, uključe ih u genom, a zatim često guraju te gene kao oružje protiv domaćina", rekao je dePamphilis.

Poljoprivrednici širom svijeta se bore s ovim vrstama parazitarnih biljaka, koje su u nekim dijelovima svijeta toliko brojne da postaju glavni izvor gubitka usjeva. U subsaharskoj Africi, primjerice, Striga - ili witchweed - jedan je od najopasnijih izvora poljoprivrednog gubitka, prema dePamphilisu.

Da bi otkrili HGT u biljkama, istraživači su koristili podatke prikupljene suradničkim istraživačkim naporima koje je financirala Američka nacionalna zaklada za znanost - parazitski biljni genomski projekt - generirati evolucijske histerije tisuća gena u parazitskim biljkama, rekao je dePamphilis.

Istraživači su se usredotočili na sekvence gena eksprimiranih na transkriptom - od tri parazitske biljke: Triphysaria versicolor, također nazvana yellowbeak owl's-djetelina; Striga hermonthica, ili divovski witchweed; i Phelipanche aegyptiaca, zvane egipatska grmljavina, kao i neparazitska biljka Lindenbergia philippensis, te sekvence genoma od 22 drugih neparazitnih biljaka. Budući da su istraživači smatrali da mRNA, koja se može kretati između domaćina i njihovih parazita, kao moguć izvor prijenosa, testirali su i ponovno testirali podatke kako bi isključili eksperimentalni domaćin kao izvor genetskog materijala. Umjesto toga, otkrili su da su strane sekvence izvedene iz cijelih gena prošlih biljaka domaćina i ugrađene u genom parazitske biljke.

Buduća istraživanja mogu istražiti mehanizam horizontalnog prijenosa gena kako bi pomogao inženjeru poboljšati obranu biljaka od parazitskih napada, rekao je dePamphilis.

menu
menu