Според доклад, публикуван в eLife, защитните механизми, които растенията използват, за да разпознават и реагират на обикновен вредител, гъсеницата, са еволюирали от един ген, който е еволюирал в продължение на милиони години, съобщава Портал Phys.org.
Проучване на учени от Вашингтон показа, че някои растения, като соята, са загубили този защитен ген с течение на времето, но експертите предполагат, че повторното въвеждане на гена (чрез развъждане, генно инженерство) може да помогне за защитата на реколтата от неуспех.
Здравословното състояние на растението зависи от имунната система, която наследява. При растенията това означава наследяване на определени видове рецептори за разпознаване на образи, които могат да откриват различни патогени и пептиди и да предизвикат подходящ имунен отговор.
Наследяването на правилните типове рецептори за разпознаване на модели може да позволи на растенията да разпознават заплахи и да се справят с болести и вредители.
За да запълни тази празнина, екипът се зае да идентифицира ключовите еволюционни събития, които позволиха на растенията да отговорят на обща заплаха: гъсеницата. Известно е, че видовете бобови растения, включително боб мунг и черноок грах, имат уникална способност да реагират на пептиди, произведени в устата на гъсениците, докато те гризат листата на растенията.
Учените са проучили геномите на тази група растения в детайли, за да видят дали общ рецептор за разпознаване на образи, наречен рецептор за инцептин (INR), се е променил в продължение на милиони години, придобивайки или губейки способността си да разпознава гъсеници.
Те откриха, че един-единствен рецепторен ген на 28 милиона години съвпада идеално с имунния отговор на растенията към пептидите на гъсеницата. Те също така откриха, че сред потомците на най-старите растителни предшественици, които първи са развили рецепторния ген, има няколко вида, които не могат да реагират на пептидите на гъсеницата, тоест те са загубили този ген.
За да разбере как този древен ген придобива способността да разпознава нови пептиди в съвременните патогени, екипът използва техника, наречена последователност на предците, в която комбинира информация от всички съвременни рецептори. гени за предсказване на оригиналната последователност на 28 милиона години. Този наследствен рецептор е бил в състояние да реагира на пептидите на гъсеницата. Въпреки това, малко по-стара версия с 16 промени в рецепторната последователност се провали.
Това генетичната история, заедно с компютърните модели, показващи как може да са се различавали древните и съвременните рецепторни структури, предоставят улики за това как рецепторът е еволюирал. Това предполага, че преди повече от 32 милиона години ключова нова генна вложка е била въведена в генома на прародителско растение, последвано от бързата еволюция на различни форми на новия рецептор. Една от тези форми придоби способността да реагира на пептидите на гъсеницата и тази нова способност сега се споделя от десетки потомствени видове бобови растения.
В бъдеще учените се надяват да научат повече за процесите на ниво геном, които генерират ново рецепторно разнообразие и идентифицират все още неизвестни имунни рецептори в растителни групи. Като все повече и повече С геномни данни такива подходи биха идентифицирали "липсващи" рецептори, които са полезни черти за повторно въвеждане в растенията, за да помогнат за защитата на културите.