Паводле справаздачы, апублікаванай у eLife, ахоўныя механізмы, якія расліны выкарыстоўваюць для распазнання і рэагавання на звычайнага шкодніка - гусеніцу, узніклі з аднаго гена, які развіваўся мільёны гадоў. партал Phys.org.
Даследаванне вашынгтонскіх навукоўцаў паказала, што некаторыя расліны, такія як соевыя бабы, з часам страцілі гэты ахоўны ген, але спецыялісты мяркуюць, што паўторнае ўвядзенне гена (шляхам селекцыі, метадамі геннай інжынерыі) можа садзейнічаць абароне культуры ад неўраджаю.
Стан здароўя расліны залежыць ад імуннай сістэмы, якую яно ўспадкоўвае. У раслін гэта азначае ўспадкоўванне вызначаных тыпаў рэцэптараў распазнання выяў, якія могуць вызначаць розныя патагены і пептыды і запускаць які адпавядае імунны адказ.
Атрыманне ў спадчыну правільных тыпаў рэцэптараў распазнання выяў можа дазволіць раслінам распазнаваць пагрозы і спраўляцца з хваробамі і шкоднікамі.
Каб ухіліць гэты прабел, каманда навукоўцаў вырашыла вызначыць ключавыя эвалюцыйныя падзеі, якія дазволілі раслінам рэагаваць на агульную пагрозу - гусеніцу. Ужо было вядома, што віды з групы бабовых, у тым ліку маш і гарох чарнавокі, валодаюць унікальнай здольнасцю рэагаваць на пептыды, якія выпрацоўваюцца ў роце гусеніц, калі яны прагрызаюць лісце раслін.
Навукоўцы падрабязна вывучылі генома гэтай групы раслін, каб высветліць, ці змяніўся агульны рэцэптар распазнання выяў, званы рэцэптарам інцэпціну (INR), за мільёны гадоў, набудучы або страціўшы здольнасць распазнаваць гусеніц.
Яны выявілі, што адзіны рэцэптарны ген узростам 28 мільёнаў гадоў ідэальна адпавядае імуннаму адказу раслін на пептыды гусеніц. Яны таксама выявілі, што сярод нашчадкаў найстаражытных продкаў раслін, якія першымі развілі ген рэцэптара, ёсць некалькі відаў, якія не могуць рэагаваць на пептыды гусеніц, гэта значыць страцілі гэты ген.
Каб зразумець, як гэты старажытны ген набыў здольнасць распазнаваць новыя пептыды сучасных патагенаў, каманда выкарыстоўвала метад, званы рэканструкцыяй спадчыннай паслядоўнасці, у якім яны аб'ядналі інфармацыю ад усіх сучасных рэцэптарных генаў, каб прадказаць зыходную паслядоўнасць узростам 28 мільёнаў гадоў. Гэты спадчынны рэцэптар быў здольны рэагаваць на пептыды гусеніц. Аднак крыху больш старая версія з 16 зменамі ў паслядоўнасці рэцэптара не змагла.
Гэтая генетычная гісторыя разам з кампутарнымі мадэлямі, якія паказваюць, як старажытныя і сучасныя рэцэптарныя структуры маглі адрознівацца, даюць ключ да разумення таго, як рэцэптар эвалюцыянаваў. Гэта кажа аб тым, што больш за 32 мільёнаў гадоў таму ў геном продкавага расліны была ўведзена ключавая ўстаўка новага гена, за якой рушыла ўслед хуткая эвалюцыя разнастайных формаў новага рэцэптара. Адна з гэтых формаў набыла здольнасць рэагаваць на пептыды гусеніц, і гэтая новая здольнасць зараз уласцівая дзясяткам відаў бабовых-нашчадкаў.
У будучыні навукоўцы спадзяюцца даведацца больш аб працэсах на ўзроўні геному, якія генеруюць новую разнастайнасць рэцэптараў і ідэнтыфікуюць пакуль невядомыя імунныя рэцэптары ў групах раслін. Па меры паступлення ўсё большай колькасці Геномныя дадзеныя такія падыходы дазволяць ідэнтыфікаваць «не хапае» рэцэптары, якія з'яўляюцца карыснымі прыкметамі для паўторнага ўвядзення ў расліны, каб дапамагчы абараніць ўраджай.