https://bodybydarwin.com
Slider Image

Ένας νέος τρόπος για να κάνετε ανθεκτικά φυτά

2019

Τα φυτά πρέπει να αντιμετωπίσουν πολλές απειλές, από έντομα που θέλουν να τα μαστίζουν σε βακτηρίδια που θα ήθελαν να τα μολύνουν. Είναι δύσκολο να βάλουμε μια άμυνα σε πολλαπλές επιθέσεις ταυτόχρονα, διατηρώντας παράλληλα την ενέργεια για να αναπτυχθεί.

Ωστόσο, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μίτσιγκαν ίσως έχουν βρει έναν τρόπο να βοηθήσουν τα φυτά να αντέξουν ταυτόχρονα επιθέσεις τόσο από τα έντομα όσο και από ορισμένα παθογόνα. Οι εργασίες που δημοσιεύθηκαν νωρίτερα αυτό το μήνα στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.

Ένας από τους κυριότερους μηχανισμούς άμυνας στα φυτά είναι η ιασμονική, μια ορμόνη στρες. Όταν ένα έντομο δαγκώνει το φυτό, ενεργοποιεί το μονοπάτι του ιασμονίου, το οποίο προκαλεί στο φυτό την απελευθέρωση ενώσεων που αποθαρρύνουν το έντομο από το να τρώει περισσότερο. Αυτές οι ενώσεις ονομάζονται αναστολείς πρωτεάσης και το καθιστούν έτσι ώστε το έντομο να μην μπορεί να αφομοιώσει το φυτικό υλικό.

Όταν το ιασμονικό είναι ενεργό στο φυτό, τείνει να αναστέλλει μια ξεχωριστή ορμόνη που ονομάζεται σαλικυλικό οξύ, το οποίο προστατεύει από παθογόνους παράγοντες.

Το πρόβλημα είναι ότι μερικοί παθογόνοι οργανισμοί μπορούν να καταλάβουν αυτό το σύστημα για να κάνουν το φυτό πιο ευάλωτο στη μόλυνση. Για παράδειγμα, τα στελέχη των βακτηρίων Pseudomonas syringae παράγουν μια τοξίνη που ονομάζεται coronatine που μιμείται το ίδιο το μέγεθος και το σχήμα του jasmonate it και μπορεί να προσκολλάται στον ίδιο υποδοχέα που προκαλεί τον καταρράκτη του jasmonate. Με άλλα λόγια, τα βακτήρια κόβουν το φυτό σε αντίδραση σε ένα φάντασμα έντομο, έτσι ώστε το φυτό χαμηλώνει την άμυνα του έναντι του παθογόνου. Τα βακτηρίδια μπορούν στη συνέχεια να γλιστρήσουν μέσα. Και βραχίονα: Μόλυνση.

Ο στόχος της νέας έρευνας ήταν να σταματήσει αυτό το συμβάν. Είμαστε πάντα σκέψης: πώς μπορούμε να διαχωρίσουμε την κυτταροτοξίνη από το μονοπάτι του σαλικυλιτικού οξέος και να διατηρήσουμε το μονοπάτι του ιασμονίου; λέει ο Li Zhang, πτυχιούχος φοιτητής φυτικής βιολογίας στο MSU και πρώτος συγγραφέας στο χαρτί.

Η ομάδα MSU προσπάθησε αρχικά να χειριστεί τη δομή του υποδοχέα έτσι ώστε να μην μπορεί να συνδεθεί με την τοξίνη αλλά, λέει ο Zhang, δεν λειτούργησε. Έπειτα, εξέτασαν τους σχετικούς υποδοχείς σε δύο βρύα, τα οποία είναι λιγότερο πολύπλοκα από τα φυτά-στόχοι τους και δεν εξελίχτηκαν τα ίδια μονοπάτια του ιασμονίου. Τελικά, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι με την εναλλαγή ενός μόνο αμινοξέος από μια βρύα στο πιο σύνθετο εργαστηριακό μοντέλο Arabidopsis θα μπορούσαν να επιτύχουν το επιθυμητό αποτέλεσμα.

«Βασικά, τώρα το φυτό είναι σε θέση να υπερασπιστεί όχι μόνο τα έντομα, επειδή η οδός αυτή είναι φυσιολογική, αλλά και εναντίον των βακτηριδίων που εξελίχθηκαν για να ξεπεράσουν το αμυντικό σύστημα», λέει ο Sheng-Yang He, ένα Ιατρικό Ινστιτούτο Howard Hughes Gordon και Betty Moore Ίδρυμα ερευνητής στο MSU, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης.

Για αυτό το έγγραφο, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν παλαιότερες τεχνικές γενετικής μηχανικής για να αλλάξουν τις οδούς του ριζοματώματος. Ωστόσο, ελπίζουν να προχωρήσουν σε νέες μεθόδους επεξεργασίας γονιδίων όπως το CRISPR για μελλοντικά έργα, γεγονός που θα τους επιτρέψει να ανταλλάξουν το αμινοξύ με σχετική ευκολία. Επειδή πρόκειται για μία αλλαγή νουκλεοτιδίων, είναι τέλεια για CRISPR, λέει ο ίδιος. Το επόμενο βήμα, προσθέτει, είναι να μετακινήσουμε την έρευνα σε σόγια και ντομάτα. Αν λειτουργήσει, θα μπορούσε να αποτελέσει έναν νέο τρόπο για την ανάπτυξη ανθεκτικών καλλιεργειών.

«Νομίζω ότι είναι ωραίο έγγραφο που καθιερώνει μια πιθανή διαδρομή όχι μόνο να κάνει αυτή την αλλαγή», ίσως θα ήταν εφικτή και σε άλλες καταστάσεις », λέει ο Paul Staswick, μοριακός βιολόγος φυτών και jasmonic (Staswick δεν ασχολήθηκε με το έγγραφο PNAS).

Υποχρεωτικά, εάν κρατιέται στο περιβάλλον, θα μπορούσε να είναι χρήσιμο στο πεδίο των ειδών των καλλιεργειών και μιας ποικιλίας διαφορετικών φυτικών ειδών, προσθέτει. Αυτό βέβαια είναι το μεγάλο ερώτημα

Σύμφωνα με τον ίδιο, ένα άλλο βήμα είναι να δούμε αν η τεχνική θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να καταστήσει τα φυτά ανθεκτικά σε άλλα περιβαλλοντικά εμπόδια όπως η ξηρασία.

Μπορείτε να παράγετε ένα φυτό ονείρου που μπορεί να λειτουργήσει σε οποιαδήποτε κατάσταση; Αυτό θα ήταν εξαιρετικό, λέει. Αλλά αυτό θα χρειαζόταν πολλή δουλειά των ανθρώπων. Αυτή είναι μια από τις μεγάλες προκλήσεις στον τομέα της γεωργίας με την αλλαγή του κλίματος, με το γόνιμο έδαφος να εξαφανίζεται, με τον πληθυσμό να αυξάνεται, χρειαζόμαστε έναν πολύ έξυπνο τρόπο για να καλλιεργούμε τα φυτά για να είναι ανθεκτικά σε όλα.

Ας χρησιμοποιήσουμε ανθρωποειδή ρομπότ για την ανάπτυξη οργάνων μεταμόσχευσης

Ας χρησιμοποιήσουμε ανθρωποειδή ρομπότ για την ανάπτυξη οργάνων μεταμόσχευσης

Πού θα ακολουθήσουν οι ηπείρους της Γης;

Πού θα ακολουθήσουν οι ηπείρους της Γης;

Τα ηλεκτρονικά τσιγάρα μπορεί να είναι ένα ασφαλές εργαλείο για να σταματήσουν το κάπνισμα

Τα ηλεκτρονικά τσιγάρα μπορεί να είναι ένα ασφαλές εργαλείο για να σταματήσουν το κάπνισμα