Похожие статьи
Согласно докладу, опубликованному в журнале eLife, защитные механизмы, которые растения используют для распознавания и борьбы с распространенным вредителем — гусеницей, возникли благодаря одному гену, который развивался на протяжении миллионов лет.
Исследование показало, что некоторые растения, такие как соя, со временем утратили этот защитный ген, и предполагает, что селекция растений или генная инженерия для восстановления этого гена может защитить от неурожая.
Состояние здоровья растения зависит от иммунной системы, которую оно унаследовало. У растений это означает наследование определенных типов рецепторов распознавания образов, которые могут чувствовать различные патогены и пептиды травоядных и вызывать соответствующий иммунный ответ.
«Наследование правильных типов рецепторов видения образов может позволить растениям распознавать угрозы и справляться с болезнями и вредителями, — объясняет ведущий автор Саймон Снок, постдокторант биологического факультета Вашингтонского университета, США. — Хотя мы знаем много молекул, полученных от вредителей, которые активируют иммунные реакции у растений, наши знания о том, как растения развили способность чувствовать новые угрозы, ограничены».
Чтобы устранить этот пробел, команда решила определить ключевые эволюционные события, которые позволили растениям реагировать на общую угрозу — гусениц. Уже было известно, что виды из группы бобовых, включая бобы мунг и черноглазый горох, обладают уникальной способностью реагировать на пептиды, вырабатываемые ртом гусениц, когда они прогрызают листья растений.
Поэтому специалисты подробно изучили геномы этой группы растений, чтобы выяснить, изменялся ли общий рецептор распознавания образов, называемый рецептором инсектина (INR), на протяжении миллионов лет, приобретая или теряя способность распознавать гусениц.
Ученые обнаружили, что единственный ген рецептора возрастом 28 миллионов лет идеально соответствует иммунному ответу растений на пептиды гусениц. Они также выяснили, что среди потомков самых ранних предков растений, у которых впервые появился ген рецептора, несколько видов, которые не могли реагировать на пептиды гусениц, утратили этот ген.
Чтобы понять, как этот древний ген приобрел способность распознавать новые пептиды современных патогенов, команда использовала метод, называемый реконструкцией наследственной последовательности, в котором они объединили информацию от всех современных генов рецепторов, чтобы предсказать исходную последовательность возрастом 28 миллионов лет. Этот унаследованный рецептор был способен реагировать на пептиды гусениц. Однако чуть более старая версия с 16 изменениями в последовательности рецептора не сработала.
Эта генетическая история вместе с компьютерными моделями, показывающими, как могли отличаться древние и современные структуры рецептора, дает ключ к разгадке того, как рецептор эволюционировал. Она позволяет предположить, что более 32 миллионов лет назад в геном предкового растения был вставлен новый ген, за которым последовала быстрая эволюция различных форм нового рецептора. Одна из этих форм приобрела способность реагировать на пептиды гусениц, и эта новая способность теперь присуща десяткам видов потомков бобовых.
Эксклюзивный перевод*
Фото: Общественное достояние
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
