Акция
Блог
Процитировать
Печать
Электронная почта
ЗакладкаНаука Каждый День (9 февраля 2010) — Недавняя работа над Вашингтонским университетом в С-Луи проливает свет на одно из самых важных событий в земной истории, завоевании земли заводами 480 миллионов лет назад.
Никакой потенциальный колонизатор, возможно, не выжил на суходоле без способности иметь дело с обезвоживанием, большой угрозой организмам, приученным к впитыванию воды.
Подсказки к тому, как первым наземным растениям удалось избежать иссякать, могли бы быть обеспечены bryophytes, группа, которая включает мхи, многие из которых сохраняют замечательную терпимость засухи. Некоторые мхи могут стать настолько сухими, они рушатся в руке, но, если повторно увлажнено, начнут делать белки в течение минут.
Работа, изданная в проблеме 29 января журнала Наука, показывает несколько компонентов сигнальной тропы, которая лежит в основе мха Lazarus-как поведение.
Интригующе, цветковые растения полностью не потеряли способность терпеть dessication: эта терпимость была только что ограничена их семенами, которые иссякают за зиму и все же приходят в себя весной.
Стратегия семени
"Мы начали, спрашивая, использует ли мох металлические кружки Physcomitrella, которые мы использовали как образцовая система, различные молекулы или различные регулирующие системы чем семена. Или тот же самый механизм лежит в основе своей терпимости сушки и того из семян?" говорит Ральф Куэтрэно, доктор философии, Профессор Спенсера Т. Олина биологии в WUSTL и старшем авторе на бумаге.
Ранее, Quatrano и другие имели, показал, что семена зависели и от гормональной ТКАНИ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ завода и от регулирующей молекулы ABI3, чтобы пережить высыхание.
Гормоны завода, очень как человеческие гормоны, являются химикатами, произведенными в небольших количествах, которые имеют сильное воздействие на рост и развитие. Выпуск одного гормона завода, например, вызывает соединение болтами, внезапный рост цветочного стебля, который сигнализирует конец вкусных дней салата листа.
ABI3 - фактор транскрипции, молекула, которая связывает с определенной последовательностью ДНК рядом с геном, это регулирует и управляет копированием того гена в РНК посыльного, первый шаг в создании белка от гена.
"Предположение," говорит Куэтрэно, "было то, что в присутствии ABI3, ТКАНЬ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ вызывает некоторые гены, чтобы сделать белки и затем когда Вы иссякаете семя, те генные продукты защищают ячейки."
Поиск ТКАНИ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ и ABI3 во мхе
В 1995 Quatrano и Дэвид Коув, доктор философии, давний коллега от университета Лидса в Великобритании, показали, что ТКАНЬ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ работала в металлических кружках P. так же как в семенах.
В 2006 Хизер Мэрелла, аспирант WUSTL, и Йоичи Сэкэта, доктор философии, ученый посещения в лаборатории Куэтрэно, показали, что ABI3 также присутствует в металлических кружках P.. Принимая во внимание, что у семенных растений есть только единственная копия гена ABI3, металлические кружки P. имеет по крайней мере три.
Marella и Sakata были в состоянии удалить гены, которые кодируют для ABI3 от генома мха. Получающиеся "напряжения нокаута" позже оказались бы полезными в определении отдельных ролей ТКАНИ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ и ABI3 в терпимости сушки.
Технически, мхи, терпимые к водному напряжению, могут быть или терпимыми к засухе или терпимыми к сушке. Металлические кружки P. терпимы к засухе, в состоянии противостоять кратким периодам водной потери, но не терпимые к сушке, который не в состоянии противостоять полной водной потере.
Джозеф Чо, доктор философии, постдокторант из Кореи в лаборатории Куэтрэно, показал, что предварительное рассмотрение металлических кружков P. с ТКАНЬЮ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ ужесточало это, делая терпимый к засухе терпимый к сушке мох. Но предварительная обработка с ТКАНЬЮ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ не помогала мхам нокаута.
"Таким образом первое главное заключение бумаги," говорит Куэтрэно, "состоит в том, что одна только ТКАНЬ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ не может вызвать терпимость сушки. Во мхах, как в семенах, необходимы и ТКАНЬ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ и ABI3."
Защитные гены
Команды Следующего Куэтрэно намереваются находить гены ABA/ABI3, которым управляла сигнальная тропа.
Abha Khandelwal, доктор философии, постдокторант из Индии, идентифицировал 22 гена во мхе дикого типа, которые являются upregulated и начинают производить в большом количестве больше продукта белка, когда мох рассматривают с ТКАНЬЮ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ.
"Если Вы смотрите на те гены," говорит Куэтрэно, "некоторые очень подобны тому, что Вы находите в семенах. Например, некоторые напоминают гены для ЛУГА (поздно embryogenesis богатый) белки." Эти белки, которые накапливаются поздно в развитии семени, как полагают, защищают семена от клеточного ущерба, нанесенного водной потерей, такие как разворачивание белков или потеря мембранной целостности.
Вплоть до сих пор все теряло значение как ожидалось. Но тогда кое-что непредвиденное случилось.
"Мы рассматривали напряжения нокаута с ТКАНЬЮ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ, чтобы видеть то, что случится с проявлением гена," говорит Куэтрэно. "Мы думали, что ни один из генов не будет выражен в этих напряжениях."
"К нашему удивлению, все они были upregulated."
"Это не имело большой смысл," говорит Куэтрэно. "Почему мох нуждается в ABI3, чтобы стать сушкой, терпимой, если только ТКАНЬ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ необходима к upregulate гены?"
Загадка ABI3
"Чтобы решить эту загадку, мы смотрели на перегидратацию отдельно от обезвоживания. И дикий тип и мох нокаута выражают эти 22 гена во время обезвоживания, производя РНК посыльного, чтобы начать изготовление белка. Мох дикого типа также выражает гены во время перегидратации.
"Но когда мы повторно гидратировали мох нокаута, вся РНК посыльного исчезла в течение 15 минут," говорит Куэтрэно.
"Это сказало нам, что ABI3 или стабилизирует молекулы РНК посыльного, создание которых вызвано ТКАНЬЮ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ, или это так или иначе позволяет РНК посыльного продолжать синтезироваться во время перегидратации."
Другими словами, ABI3 не так готовит ткань к сушке, поскольку это помогает этому перегидрат после сушки.
"Таким образом второе главное заключение исследования," говорит Куэтрэно, "было выбором времени роли ABI3's в терпимости сушки."
"Наша работа показала, что ТКАНЬ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ была в состоянии присудить терпимость сушки мху, который не был терпимой сушкой, но что это нуждалось в ABI3, чтобы сделать это. Мы также нашли, что ТКАНЬ ИЗ ВЕРБЛЮЖЬЕЙ ШЕРСТИ вызвала гены, которые мы принимаем, являются существенными для терпимости сушки, но что ABI3 не играет роль в подготовке к dessication и является вместо этого существенным для стабильности генных продуктов после перегидратации."
Что случилось с семенными растениями?
"Наша гипотеза," говорит Куэтрэно, "то, что первые заводы, которые перейдут на землю, были сушкой, терпимой как металлические кружки P. и другой bryophytes, такие как hornworts и печеночники. Поскольку сосудистые растения развились, они оставили терпимость сушки в пользу адаптации, такой как обширные системы корня, восковые кутикулы и устьица, которые позволят им предотвращать водную потерю, а не просто переживать ее." Гены, которые присуждают терпимость сушки, не были потеряны, как бы то ни было. Вместо этого их выражение было изолировано в пределах спор или семян.
Могли эти гены и сигнальная тропа, которая управляет ими быть оживленной в растительной ткани заводов?
"Наша цель," говорит Куэтрэно, "состоит в том, чтобы характеризовать всю регулирующую сеть, которая управляет системой терпимости сушки. Как только мы понимаем, что сеть, мы могли бы быть в состоянии 'спроектировать' это в растительную ткань семенных растений, чтобы сделать их более терпимыми к водной потере."
"Но это является все очень спекулятивным," добавляет он.
Тем не менее видение загорелых областей зерна, краснеющего зеленый, когда долго ждущий дождь наконец уменьшает засуху, является захватывающим рассмотреть.
Источник Истории:
Приспособленный от материалов, обеспеченных Вашингтонским университетом в С-Луи, через EurekAlert!, обслуживание AAAS.
Отметьте: Если никакому автору не дают, источник процитирован вместо этого.
