I følge en rapport publisert i eLife, forsvarsmekanismene som planter bruker for å gjenkjenne og reagere på en vanlig skadedyr, larven, utviklet seg fra et enkelt gen som utviklet seg over millioner av år, rapporterer Phys.org-portalen.
En studie av forskere fra Washington har vist at noen planter, som soyabønner, har mistet dette beskyttende genet over tid, men eksperter foreslår at gjeninnføring av genet (gjennom avl, genteknologi) kan bidra til å beskytte avlingen mot avlingssvikt.
Helsen til en plante avhenger av immunsystemet den arver. Hos planter betyr dette å arve visse typer mønstergjenkjenningsreseptorer som kan oppdage ulike patogener og peptider og utløse en passende immunrespons.
Å arve de riktige typene mønstergjenkjenningsreseptorer kan tillate planter å gjenkjenne trusler og takle sykdommer og skadedyr.
For å fylle dette gapet, bestemte teamet seg for å identifisere de viktigste evolusjonære hendelsene som tillot planter å svare på en felles trussel: larven. Belgvekster, inkludert mungbønner og svartøyde erter, var allerede kjent for å ha en unik evne til å reagere på peptider produsert i munnen til larver når de gnager gjennom planteblader.
Forskerne studerte genomene til denne gruppen av planter i detalj for å se om en vanlig mønstergjenkjenningsreseptor kalt inceptinreseptoren (INR) har endret seg over millioner av år, og har fått eller mistet evnen til å gjenkjenne larver.
De fant at et enkelt 28 millioner år gammelt reseptorgen perfekt matcher immunresponsen til planter mot larvepeptider. De fant også at blant etterkommerne av de eldste planteforfedrene som først utviklet reseptorgenet, er det flere arter som ikke kan reagere på larvepeptider, det vil si at de har mistet dette genet.
For å forstå hvordan dette eldgamle genet skaffet seg evnen til å gjenkjenne nye peptider i moderne patogener, brukte teamet en teknikk kalt forfedresekvensering, der de kombinerte informasjon fra alle moderne reseptorer. gener for å forutsi den opprinnelige sekvensen ved 28 millioner år gammel. Denne arvelige reseptoren var i stand til å reagere på larvepeptider. En litt eldre versjon med 16 endringer i reseptorsekvensen sviktet imidlertid.
Dette genetisk historie, sammen med datamodeller som viser hvordan eldgamle og moderne reseptorstrukturer kan ha forskjellig, gir ledetråder til hvordan reseptoren utviklet seg. Dette antyder at for mer enn 32 millioner år siden ble en ny nøkkelgeninnsetting introdusert i genomet til en forfedreplante, etterfulgt av den raske utviklingen av forskjellige former for den nye reseptoren. En av disse formene fikk evnen til å reagere på larvepeptider, og denne nye evnen deles nå av dusinvis av etterkommere av belgfrukter.
I fremtiden håper forskerne å lære mer om prosessene på genomnivå som genererer nytt reseptormangfold og identifiserer ennå ukjente immunreseptorer i plantegrupper. Som flere og flere Med genomiske data vil slike tilnærminger identifisere "manglende" reseptorer som er nyttige egenskaper å gjeninnføre i planter for å beskytte avlinger.