Автор: Дарья Колмина
"Питерские заметки", 22.09.2023:
Читайте также:
Ситуация на опасном замусоренном участке на Зелёной, 26 в Великом Новгороде не меняется месяцами (01.10.2024).
Исследования, опубликованные в Nature Plants, показали, что род Balanophora потерял треть своих генов по мере эволюции и превратился в интересное паразитическое растения.
Это экстремальное сокращение генома, даже среди паразитов. В ходе этого процесса указанное субтропическое растение развило способность заставлять растение-хозяина расти внутри паразитических тканей, образуя химерные органы, в которых смешаны ткани хозяина и паразита.
Если вы наткнетесь на растения семейства Balanophoraceae в уголке леса, то легко можете принять их за грибы, растущие вокруг корней деревьев. Их структуры, похожие на грибы, на самом деле представляют собой соцветия, состоящие из крошечных цветков.
Но в отличие от некоторых других паразитических растений, которые проникают с помощью гаустория в ткани хозяев, Balanophora заставляет васкулярную систему своего хозяина расти в его плоть, образуя уникальный подземный орган со смешанными тканями хозяина и паразита. Этот орган является инструментом, с помощью которого Balanophora крадет питательные вещества у растения - хозяина.
Но то, как эти субтропические паразитические растения эволюционировали в свою нынешнюю форму, вызвало интерес доктора Сяоли Чена, ученого BGI Research и главного автора нового исследования, опубликованного на этой неделе в Nature Plants.
Доктор Чен и его коллеги, включая ботаника из Университета Британской Колумбии, доктора Шона Грэма, сравнили геномы Balanophora и Sapria, другого паразитического растения из семейства Rafflesiaceae, вегетативное тело которого отличается.
Исследование показало, что Sapria и Balanophora потеряли соответственно 38 процентов и 28 процентов своих геномов, став голопаразитами - рекордным сокращением среди цветковых растений.
"Степень схожих, но независимых потерь генов, наблюдаемых у Balanophora и Sapria, поражает", - сказал доктор Чен. "Это указывает на очень сильную схожесть в генетической эволюции голопаразитических линий, несмотря на их внешне разные истории жизни и внешний вид, и несмотря на то, что они произошли от разных групп фотосинтезирующих растений".
Исследователи обнаружили почти полную потерю генов, связанных с фотосинтезом, как в Balanophora, так и в Sapria, что можно было ожидать с учетом потери способности к фотосинтезу.
Однако исследование также показало потерю генов, связанных с другими ключевыми биологическими процессами - развитием корней, поглощением азота и регуляцией развития цветения. Паразиты избавились или сжали большую часть генов, обычно присущих зеленым растениям - больших наборов дублированных генов, которые, как правило, выполняют связанные биологические функции. Это подтверждает идею о том, что паразиты сохраняют только те гены или копии генов, которые необходимы.
Самое удивительное, что гены, связанные с синтезом важного растительного гормона - абсцизовой кислоты (ABA), который отвечает за стрессовые реакции и сигнализацию растений, были потеряны параллельно в Balanophora и Sapria. Несмотря на это, исследователи все равно зафиксировали накопление гормона ABA в цветущих стеблях Balanophora и обнаружили, что гены, участвующие в ответе на сигнализацию ABA, все еще сохраняются у паразитов.
"Большинство утерянных генов в Balanophora, вероятно, связаны с функциями, неотъемлемыми для зеленых растений, которые стали функционально ненужными для паразитов", - сказал доктор Грэм.
"Тем не менее, вероятно, есть случаи, когда потеря генов на самом деле была полезной, а не просто потерей функции. Полная утрата пути биосинтеза абсцизовой кислоты (ABA) может быть хорошим примером. Это, возможно, помогает им поддерживать физиологическую синхронизацию с хозяйственными растениями. Это должно быть протестировано в будущем."
Доктор Хуан Лю, исследователь в BGI Research, подчеркнул важность этого исследования в контексте проекта 10KP - проекта по секвенированию геномов 10 000 видов растений.
"Изучение паразитических растений углубляет наше понимание серьёзных изменений в геноме и сложных взаимодействий между паразитическими растениями и их хозяевами. Геномные данные предоставляют ценные результаты в отношении эволюции и генетических механизмов зависимости паразитических растений от их хозяев и способов их манипулирования для выживания."
Это экстремальное сокращение генома, даже среди паразитов. В ходе этого процесса указанное субтропическое растение развило способность заставлять растение-хозяина расти внутри паразитических тканей, образуя химерные органы, в которых смешаны ткани хозяина и паразита.
Если вы наткнетесь на растения семейства Balanophoraceae в уголке леса, то легко можете принять их за грибы, растущие вокруг корней деревьев. Их структуры, похожие на грибы, на самом деле представляют собой соцветия, состоящие из крошечных цветков.
Но в отличие от некоторых других паразитических растений, которые проникают с помощью гаустория в ткани хозяев, Balanophora заставляет васкулярную систему своего хозяина расти в его плоть, образуя уникальный подземный орган со смешанными тканями хозяина и паразита. Этот орган является инструментом, с помощью которого Balanophora крадет питательные вещества у растения - хозяина.
Но то, как эти субтропические паразитические растения эволюционировали в свою нынешнюю форму, вызвало интерес доктора Сяоли Чена, ученого BGI Research и главного автора нового исследования, опубликованного на этой неделе в Nature Plants.
Доктор Чен и его коллеги, включая ботаника из Университета Британской Колумбии, доктора Шона Грэма, сравнили геномы Balanophora и Sapria, другого паразитического растения из семейства Rafflesiaceae, вегетативное тело которого отличается.
Исследование показало, что Sapria и Balanophora потеряли соответственно 38 процентов и 28 процентов своих геномов, став голопаразитами - рекордным сокращением среди цветковых растений.
"Степень схожих, но независимых потерь генов, наблюдаемых у Balanophora и Sapria, поражает", - сказал доктор Чен. "Это указывает на очень сильную схожесть в генетической эволюции голопаразитических линий, несмотря на их внешне разные истории жизни и внешний вид, и несмотря на то, что они произошли от разных групп фотосинтезирующих растений".
Исследователи обнаружили почти полную потерю генов, связанных с фотосинтезом, как в Balanophora, так и в Sapria, что можно было ожидать с учетом потери способности к фотосинтезу.
Однако исследование также показало потерю генов, связанных с другими ключевыми биологическими процессами - развитием корней, поглощением азота и регуляцией развития цветения. Паразиты избавились или сжали большую часть генов, обычно присущих зеленым растениям - больших наборов дублированных генов, которые, как правило, выполняют связанные биологические функции. Это подтверждает идею о том, что паразиты сохраняют только те гены или копии генов, которые необходимы.
Самое удивительное, что гены, связанные с синтезом важного растительного гормона - абсцизовой кислоты (ABA), который отвечает за стрессовые реакции и сигнализацию растений, были потеряны параллельно в Balanophora и Sapria. Несмотря на это, исследователи все равно зафиксировали накопление гормона ABA в цветущих стеблях Balanophora и обнаружили, что гены, участвующие в ответе на сигнализацию ABA, все еще сохраняются у паразитов.
"Большинство утерянных генов в Balanophora, вероятно, связаны с функциями, неотъемлемыми для зеленых растений, которые стали функционально ненужными для паразитов", - сказал доктор Грэм.
"Тем не менее, вероятно, есть случаи, когда потеря генов на самом деле была полезной, а не просто потерей функции. Полная утрата пути биосинтеза абсцизовой кислоты (ABA) может быть хорошим примером. Это, возможно, помогает им поддерживать физиологическую синхронизацию с хозяйственными растениями. Это должно быть протестировано в будущем."
Доктор Хуан Лю, исследователь в BGI Research, подчеркнул важность этого исследования в контексте проекта 10KP - проекта по секвенированию геномов 10 000 видов растений.
"Изучение паразитических растений углубляет наше понимание серьёзных изменений в геноме и сложных взаимодействий между паразитическими растениями и их хозяевами. Геномные данные предоставляют ценные результаты в отношении эволюции и генетических механизмов зависимости паразитических растений от их хозяев и способов их манипулирования для выживания."
Ранее мы писали о том, что ситуация на опасном замусоренном участке на Зелёной, 26 в Великом Новгороде не меняется месяцами.
Есть тема для новости по Великому Новгороду? Ждём Вас здесь!
Свежее:
Администрацией В.Новгорода подан иск против собственника участка на Зелёной
Сезон работы фонтанов завершился в Великом Новгороде
Жители В. Новгорода рассказали о нехватке освещения в парке 30 лет Октября
Новгородцы пожаловались на работу системы освещения на Колмовском мосту
В Великом Новгороде поливали тротуар в дождь
Работы по замене плитки в фонтане "Садко" пройдут в В. Новгороде
Подробности ДТП с участием пенсионерки на Мира в Великом Новгороде
В Великом Новгороде открыли Дом музыки имени С.В. Рахманинова
Межэтнические отношения обсудили в Великом Новгороде
Самой молодой невесте Великого Новгорода было 15 лет в 2024 году