• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy rzucają światło na gąszcz mechanizmów obronnych roślin

    04.06.2010. 20:12
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Jak pokazują wyniki nowych badań, finansowanych ze środków unijnych, rośliny skutecznie bronią się przed swoimi wrogami, niemniej istnieją różnice wewnątrz gatunków, jak również międzygatunkowe pod względem skuteczności tych mechanizmów obronnych. Naukowcy pracujący pod kierunkiem Instytutu Biologii Rozwoju im. Maxa Plancka w Niemczech odkryli, że podczas gdy jedna roślina ulega infekcji bakteryjnej, jej sąsiadka potrafi rozkwitnąć bez większego problemu. Jednakże odporność na choroby bywa kosztowna. Odkrycia opublikowano w czasopiśmie Nature.

    Wsparcie badań pochodzi z 3 projektów dofinansowanych z Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE: SY-STEM (Biologia systemów funkcji komórek macierzystych Arabidopsis thaliana), który otrzymał 2,43 mln EUR ze schematu mobilności sieci badawczo-szkoleniowej Marie Curie (RTN), AGRON-OMICS (Sieć rozwoju rzodkiewnika integrująca technologie OMICS), dofinansowany na kwotę 12 mln EUR z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" oraz ARABRAS (Identyfikacja odpowiednich genów-kandydatów do poprawy wzrostu w warunkach stresu abiotycznego roślin z rodzin kapustowatych), dofinansowany na kwotę niemal 900.000 EUR poprzez program Genomika Roślin ERA-NET (Sieci Europejskiej Przestrzeni Badawczej).

    Rośliny bronią się na niezliczone sposoby, wytwarzając ciernie, wydając odpychające zapachy, a nawet uruchamiając swój układ immunologiczny, aby utrzymać bakterie i wirusy w ryzach. Niemniej naukowcy odkryli, że rośliny, które są w stanie stawić opór chorobie rosną znacznie wolniej i są znacznie bardziej pasywne od swoich podatnych krewniaków, kiedy nie są zagrożone przez wrogów takich jak zwierzęta czy drobnoustroje. Na przykład wytrzymały A. Thaliana - znany powszechnie pod nazwą rzodkiewnika pospolitego - wytwarza zaledwie kilka małych liści i staje się nieco niemrawy kiedy nie ma wrogów.

    Profesorowi Detlefowi Weigelowi z Wydziału Biologii Molekularnej Instytutu Biologii Rozwoju im. Maxa Plancka wraz z kolegami udało się zidentyfikować wariant genu ACD6 (przyspieszona śmierć komórki 6), który odgrywa kluczową rolę w walce z drapieżcami. Gen ten wyposaża rośliny w amunicję, której potrzebują do przetrwania. Konkretnie wariant genu pobudza rośliny do wytwarzania większych ilości śmiercionośnych substancji chemicznych, które zabijają mikroorganizmy oraz molekuł sygnalizujących, które zwiększają odporność.

    "Wykorzystując połączenie klasycznej genetyki z analizami asocjacyjnymi całego genomu wykazujemy, że różnorodność allelowa w pojedynczym locusie, ACD6, stanowi podstawę wyraźnych plejotropowych różnic zarówno pod względem wzrostu wegetatywnego, jak i odporności na infekcje drobnoustrojowe i roślinożerne wśród naturalnych szczepów A. thaliana" - piszą naukowcy.

    Zgodnie z ich odkryciami hiperaktywny allel ACD6 (alternatywna forma genu zlokalizowana w określonym miejscu na określonym chromosomie) zwiększa odporność na rozmaite patogeny roślinne, ale również spowalnia wytwarzanie nowych liści i zmniejsza biomasę dojrzałych liści.

    "Mogliśmy wykazać, że ten gen uodparnia rośliny na patogeny, ale jednocześnie spowalnia wytwarzanie liści i ogranicza ich wielkość, przez co rośliny są zawsze mniejsze od tych, które nie posiadają tego wariantu" - wyjaśnia współautor profesor Weigel. "Niemniej, kiedy zostają zaatakowane, rośliny ze specjalnym wariantem ACD6 mają przewagę nad tymi z wersją standardową. Z drugiej strony, w miejscach lub w latach z mniejszą liczbą wrogów są karane i tracą w stosunku do większych pobratymców roślinnych."

    Naukowcy stwierdzili, że mniejsze rośliny wytwarzają mniej nasion, co ostatecznie przekłada się na mniejsze potomstwo. "Podobnie jak wśród ludzi, w przyrodzie nie ma nic za darmo" - podsumowuje profesor Weigel.

    W badaniach wzięli udział również naukowcy z Austrii, Australii, Niemiec, USA i Wlk. Brytanii.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Kwitnienie, okres kwitnienia, okres dojrzałości – u roślin nasiennych okres, w którym dochodzi do wytworzenia kwiatów. Rośliny w początkowym okresie wzrostu nie są w stanie wytworzyć kwiatów. Czas ten określany jest jako okres młodociany lub juwenilny, a jego długość zależy od gatunku rośliny oraz warunków w jakich następuje jej wzrost. Niektóre rośliny mogą przejść w fazę generatywną już po kilku dniach wzrostu, inne mogą wytworzyć kwiaty dopiero po kilkudziesięciu latach rozwoju młodocianego. Niektóre rośliny wytwarzają kwiaty tylko raz w życiu. Są to rośliny monokarpiczne, które po kwitnieniu starzeją się i obumierają. Zalicza się do nich rośliny jednoroczne, niektóre dwuletnie oraz część roślin wieloletnich. Drugą grupę stanowią rośliny polikarpiczne, które po osiągnięciu dojrzałości kwitną wielokrotnie. Przechodzenie do fazy dojrzałości może zachodzić stopniowo w kolejnych pędach. Pierwsza zakwitają pędy położone najwyżej,a pędy w dolnych partiach rośliny dłużej pozostają w fazie młodocianej. Stopniowe przechodzenie części rośliny w fazę dojrzałości określa się jako zjawisko topofizy. Rośliny światłolubne, heliofity (mniej prawidłowo zwane też heliofilami), rośliny światłożądne – rośliny wymagające do swojego rozwoju dużej ilości światła. Rośliny te mogą się prawidłowo rozwijać tylko w środowisku o pełnym nasłonecznieniu. W zacienionych miejscach rozwijają się słabo, lub giną. Odporność roślin na suszę, odporność roślin na deficyt wody – zdolność roślin do przetrwania w środowisku, które nie zapewnia odpowiedniej ilości wody dla organizmu. Mechanizmy zapewniające przetrwanie mogą mieć charakter morfologiczny, fizjologiczny i biochemiczny. Część mechanizmów odpornościowych ma charakter adaptacji, cechy dziedziczone, a część charakter aklimatyzacji, cech pojawiających się w warunkach stresu nie przekazywanych na kolejne pokolenia. Wyróżniane są dwie strategie odporności na suszę. Pierwsza z nich polega na przeciwdziałaniu odwodnieniu, rośliny stosujące taką strategię nazywane są roślinami homeohydrycznymi. Druga strategia polega na tolerowaniu odwodnienia, rośliny stosujące taką strategię nazywane są roślinami poikilohydrycznymi. Susza może mieć charakter suszy atmosferycznej, czyli niskiej względnej wilgotności powietrza, suszy glebowej, czyli niskiej zawartości wody w glebie albo suszy fizjologicznej, związanej z zasoleniem gleby lub zamarznięciem wody w glebie.

    Geny R, geny odporności – grupa genów obecnych w genomie roślin odpowiedzialnych za przekazywanie dziedzicznej odporności na patogeny. Każdy z genów R zapewnia roślinom całkowitą odporność na konkretny patotyp patogenu. Produkt genu R wchodzi w reakcję pośrednią lub bezpośrednią z produktem genu awirulencji (gen avr) obecnego w genomie organizmu atakującego rośliny. Ten mechanizm obronny określany jest jako odporność "gen na gen". Efektem reakcji między produktem genu R a produktem genu avr jest reakcja nadwrażliwości, obumarcie zainfekowanego fragmentu tkanek i uniemożliwienie patogenowi dalszego rozprzestrzeniania. Rośliny kwasolubne, acydofity, rośliny acydofilne – rośliny, które optymalne warunki do swojego rozwoju znajdują na podłożu kwaśnym, którego pH < 7. Wśród nich wyróżnia się rośliny umiarkowanie kwasolubne, które preferują gleby o pH 5-7 i rośliny wybitnie kwasolubne, które potrzebują do swojego prawidłowego rozwoju podłoża o pH < 5. Rośliny kwasolubne źle tolerują zawartość wapnia w glebie. W naszej florze acydofity związane są głównie z kwaśnymi torfowiskami i ubogimi, kwaśnymi siedliskami leśnymi (np. acydofilnym lasem brzozowo-dębowym).

    Odporność roślin na czynniki środowiskowe – mechanizmy obronne pozwalające przetrwać roślinom w warunkach stresu. Odporność na stres może mieć charakter konstytutywny albo indukowany. W pierwszym przypadku mechanizmy obronne występują trwale przez całe życie rośliny. Odporność indukowana to zespół mechanizmów obronnych pojawiających się na skutek działania czynnika stresowego, stresora. Wzrost i rozwój roślin – proces wzrostu i rozwoju zachodzące jednocześnie lub oddzielnie w organizmie rośliny. Przez wzrost w fizjologii rozwoju rozumie się proces nieodwracalnego powiększania ciała rośliny. Wzrost zachodzi w określonych strefach rośliny w wyniku podziałów komórek i zwiększania ich objętości. Rozwój rozumiany szeroko obejmuje zarówno wzrost, jak i różnicowanie, tworzenie wzorca i morfogenezę. W sensie wąskim rozwój obejmuje różnicowanie, a morfogeneza jest efektem wzrostu i różnicowania.

    Rekombinaza Tre - eksperymentalny enzym, zmutowana rekombinaza Cre, umożliwiająca selektywne wycięcie zintegrowanego genomu wirusa HIV z genomu zainfekowanych komórek. Dotychczas enzym wykazał swoją aktywność w liniach komórek HeLa, w warunkach laboratoryjnych w ciągu trzech miesięcy całkowicie usuwając zintegrowany wirus z hodowli. Odkrycie jest dziełem naukowców z Instytutu Heinrich Pette Wirologii Eksperymentalnej i Immunologii w Hamburgu oraz Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki Maxa Plancka w Dreźnie. Rośliny zasadolubne, bazyfile, rośliny bazyfilne – rośliny, które optymalne warunki do swojego rozwoju znajdują na podłożu zasadowym, którego pH > 7 (pH 7,0-8,5). Wymagania w stosunku do odczynu gleby są różne dla różnych gatunków. Czasem różnice te występują nawet wśród gatunków tego samego rodzaju, jak np. Rhododendron, gdzie Rh. ferrugineum mam optymalny odczyn przy pH 5,5 (roślina kwasolubna), natomiast Rh. hirsutum przy pH 7,3 (roślina zasadolubna). Przykładem zbiorowiska roślinnego wymagającego zasadowego odczynu gleby są fitocenozy zespołu marzycy czarniawej Schoenetum nigricantis (pH 7,0-7,6), występujące na torfowiskach nakredowych.

    Dodano: 04.06.2010. 20:12  


    Najnowsze