• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Męskie i żeńskie organy roślin komunikują się tak jak komórki mózgowe

    30.03.2011. 18:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Według wyników badań przeprowadzonych przez naukowców z Portugalii męskie i żeńskie organy roślin komunikują się w taki sam sposób jak komórki mózgowe. Raport z badań opublikowany w magazynie Science objaśnia, w jaki sposób pyłek zawierający gamety męskie komunikuje się z żeńskim organem rośliny wykorzystując mechanizm powszechnie obserwowany w układzie nerwowym zwierząt. Zdaniem naukowców te wyniki ujawniają nowy mechanizm leżący u podstaw rozmnażania się roślin i otwierają nową, interesującą drogę w badaniach nad zachowaniem komunikacji międzykomórkowej wśród zwierząt i roślin.

    Rozmnażanie się roślin jest złożonym i wysoce skoordynowanym procesem. Ziarenka pyłku zawierające gamety męskie (plemniki) przenoszone są z męskiego organu kwiatu (pręcika) na organ żeński (słupek). Tutaj pyłek kiełkuje i wytwarza łagiewkę pyłkową, która wydłuża się i jest kierowana do zalążni, gdzie uwalnia spermę. Sperma łączy się z komórkami jajowymi, dając początek zalążkowi, części nasienia.

    W ramach opisywanych badań naukowcy z Instituto Gulbenkian de Ci?ncia (IGC) badali rozwój łagiewek pyłkowych w słupku. Według nich, chociaż biologowie obserwowali przez wiele lat regularne wahania w kilku parametrach kontrolujących wzrost łagiewek pyłkowych, faktyczne kanały molekularne kontrolujące te wahania i ich fizjologiczną wydajność pozostały nieuchwytne.

    Dr José Feijó, kierownik zespołu w IGC i profesor Uniwersytetu w Lizbonie, wraz z kolegami wypełnił tę lukę w wiedzy dzięki odkryciu, że w przypadku tytoniu i chwastu Arabidopsis wahania jonów wapnia w rosnących łagiewkach pyłkowych są ułatwiane przez kanały zwane receptorami glutaminianowymi (GLR). Co więcej, naukowcy odkryli, że kanały te są otwierane, pośród innych komponentów, przez rzadki aminokwas zwany D-seryną (D-Ser).

    Zarówno D-Ser, jak i GLR nie występują wyłącznie w roślinach, bowiem są to kluczowe molekuły w komunikacji międzykomórkowej w ośrodkowych układach nerwowych zwierząt. Odgrywają główną rolę w procesach pamięciowych i uczenia się w mózgu, jak również mają swój udział w szerokim zakresie chorób neurozwyrodnieniowych, takich jak stwardnienie rozsiane, choroba Alzheimera, choroba Huntingtona czy inne. "A teraz, co zaskakujące, biorą udział w rozmnażaniu się roślin" - zauważają naukowcy.

    Zespół wykorzystał szeroko zakrojone połączenie technik genetycznych, farmakologicznych i elektrofizjologicznych, aby ujawnić rolę genów receptora glutaminianowego (GLR) i D-seryny w ziarenkach pyłku oraz ich oddziaływanie fizjologiczne na rozmnażanie się roślin. Wykazując że GLR to kanały wapniowe, zespół rozwikłał również zagadki, z którymi borykano się od dawna w biologii roślin, a mianowicie charakter molekularny kanałów wapniowych w zewnętrznej błonie komórek roślinnych. Naukowcy ujawnili również funkcje genów GLR w roślinach, nad czym głowili się biologowie od czasu przeprowadzenia sekwencjonowania pierwszego genomu rośliny modelowej Arabidopsis.

    Analizy zespołu wykazały, że osłabienie funkcji GLR w gametach męskich prowadzi do częściowej niepłodności męskiej - roślina produkuje więcej nasienia, a łagiewki pyłkowe są nieprawidłowe.

    Jeżeli chodzi o D-serynę, zespół odkrył, że aktywuje ona GLR na końcówkach łagiewek pyłkowych, umożliwiając wpływ jonów wapnia do łagiewki. Naukowcy posunęli swoje badania o krok naprzód, wykazując że D-seryna jest rzeczywiście wytwarzana w żeńskich organach płciowych, a jej brak w tych organach również prowadzi do zdeformowania łagiewek pyłkowych. Łącznie odkrycia te zdecydowanie sugerują, że D-seryna wytwarzana w żeńskich organach płciowych może odgrywać rolę w kierowaniu łagiewek pyłkowych do ich ostatecznego celu.

    Dr José Feijó zauważa, że "łagiewki pyłkowe stanowią układ modelowy dla komórek wzrostu szczytowego - procesu występującego powszechnie w Schizosaccharomyces pombe, grzybach strzępkowych, włośnikach roślin i komórkach nerwowych". Stwierdził, że praca jego grupy "obejmując analogiczne geny w procesach wzrostu roślin i zwierząt, uwydatnia sposób, w jaki ewolucja wielokrotnie wykorzystuje skuteczne mechanizmy". Dr Feijó zauważył, że badania "przeprowadzone na Arabidopsis i tytoniu otwierają teraz drogę przed analizą zachowanych procesów komunikacji międzykomórkowej wśród różnych gatunków roślin i zwierząt".

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Kaloza – organiczny związek chemiczny z grupy polisacharydów roślinnych. Należy do β-glukanów, jest zbudowana z reszt glukozy połączonych wiązaniami β-1,3. Wydzielana jest w miejscach zranienia rośliny; odkłada się wokół pozostałych kiełkujących łagiewek pyłkowych, gdy jedna z nich wrośnie już do woreczka zalążkowego; odkłada się w okolicy porów na ścianach komórek sitowych. Z czasem warstwa kalozy grubieje i może powodować zamykanie porów. Ich blokowanie może mieć charakter sezonowy lub stały.

    Dyfuzja wspomagana, ułatwiona jest to proces przemieszczania się hydrofilowych cząsteczek przez dwuwarstwę lipidową błony komórkowej za pomocą białkowych przenośników, transporterów lub kanałów z obszaru o większym ich stężeniu do obszaru o stężeniu mniejszym. Proces ten zachodzi, gdy dana cząsteczka przenika przez błonę zgodnie z gradientem stężeń, lecz nie może ona przenikać w sposób bierny i łączy się wówczas z odpowiednim białkiem przenoszącym taką cząstkę na drugą stronę błony. Kanały natomiast są to struktury białkowe mające kilka domen transbłonowych, a w ich części wewnętrznej znajduje się hydrofilowy por, przez który mogą przechodzić dane substancje, zgodnie z ich gradientem stężeń. W taki sposób przechodzą jony. Białka integralne błon tworzą kanał, wysoce specyficzny przepuszczający jeden, określony jon, ale mogą też być kanały mniej specyficzne. W kanale znajduje się filtr selektywności, który decyduje, jakie cząstki mogą przejść przez błonę oraz układ bramkujący, który decyduje o otwarciu lub zamknięciu kanału.

    Dyfuzja wspomagana, ułatwiona jest to proces przemieszczania się hydrofilowych cząsteczek przez dwuwarstwę lipidową błony komórkowej za pomocą białkowych przenośników, transporterów lub kanałów z obszaru o większym ich stężeniu do obszaru o stężeniu mniejszym. Proces ten zachodzi, gdy dana cząsteczka przenika przez błonę zgodnie z gradientem stężeń, lecz nie może ona przenikać w sposób bierny i łączy się wówczas z odpowiednim białkiem przenoszącym taką cząstkę na drugą stronę błony. Kanały natomiast są to struktury białkowe mające kilka domen transbłonowych, a w ich części wewnętrznej znajduje się hydrofilowy por, przez który mogą przechodzić dane substancje, zgodnie z ich gradientem stężeń. W taki sposób przechodzą jony. Białka integralne błon tworzą kanał, wysoce specyficzny przepuszczający jeden, określony jon, ale mogą też być kanały mniej specyficzne. W kanale znajduje się filtr selektywności, który decyduje, jakie cząstki mogą przejść przez błonę oraz układ bramkujący, który decyduje o otwarciu lub zamknięciu kanału.

    Gonada, gruczoł płciowy, gruczoł rozrodczy – występujący u zwierząt narząd płciowy produkujący męskie bądź żeńskie komórki rozrodcze (gamety). Gonady umożliwiają rozmnażanie płciowe. U niektórych zwierząt występują samodzielnie (parzydełkowce, niektóre wirki), u pozostałych wchodzą w skład układu rozrodczego. Gonady żeńskie nazywane są jajnikami, a męskie – jądrami. U większości zwierząt gonady występują parzyście. Jedna gonada, najczęściej jajnik, spotykana jest u niektórych bezkręgowców oraz u ptaków. Koralowce i tasiemce wytwarzają większe ilości gonad.

    Gonada, gruczoł płciowy, gruczoł rozrodczy – występujący u zwierząt narząd płciowy produkujący męskie bądź żeńskie komórki rozrodcze (gamety). Gonady umożliwiają rozmnażanie płciowe. U niektórych zwierząt występują samodzielnie (parzydełkowce, niektóre wirki), u pozostałych wchodzą w skład układu rozrodczego. Gonady żeńskie nazywane są jajnikami, a męskie – jądrami. U większości zwierząt gonady występują parzyście. Jedna gonada, najczęściej jajnik, spotykana jest u niektórych bezkręgowców oraz u ptaków. Koralowce i tasiemce wytwarzają większe ilości gonad.

    Gonada, gruczoł płciowy, gruczoł rozrodczy – występujący u zwierząt narząd płciowy produkujący męskie bądź żeńskie komórki rozrodcze (gamety). Gonady umożliwiają rozmnażanie płciowe. U niektórych zwierząt występują samodzielnie (parzydełkowce, niektóre wirki), u pozostałych wchodzą w skład układu rozrodczego. Gonady żeńskie nazywane są jajnikami, a męskie – jądrami. U większości zwierząt gonady występują parzyście. Jedna gonada, najczęściej jajnik, spotykana jest u niektórych bezkręgowców oraz u ptaków. Koralowce i tasiemce wytwarzają większe ilości gonad.

    Kwiat słupkowy, kwiat żeński – kwiat zawierający tylko jeden lub więcej słupków, nieposiadający natomiast pręcików. Oddzielne kwiaty żeńskie i męskie występują u niektórych gatunków roślin nasiennych. Czasami kwiaty żeńskie tworzą kwiatostany. Kwiaty żeńskie mogą występować na jednej roślinie wspólnie z kwiatami męskimi, wówczas mówimy o jednopienności, a rośliny takie nazywamy roślinami jednopiennymi. Jeżeli w obrębie jednego gatunku na jednym osobniku występują wyłącznie kwiaty słupkowe, a na innym kwiaty pręcikowe, wówczas mówimy o dwupienności, a rośliny takie nazywamy roślinami dwupiennymi. Z kwiatów żeńskich powstaje po zapyleniu ich pyłkiem wytwarzanym przez kwiaty męskie nasiona i owoce. Pyłek może zostać przeniesiony przez wiatr (anemogamia), zwierzęta (zoogamia), wodę (hydrogamia). Występowanie oddzielnie kwiatów żeńskich i męskich (a zwłaszcza dwupienność), może być jednym z mechanizmów obronnych przed niekorzystnym dla większości roślin samozapyleniem.

    Dodano: 30.03.2011. 18:26  


    Najnowsze