Mokslininkai tiria dviejų porų kanalų svarbą augalams

Mokslininkai tiria dviejų porų kanalų svarbą augalams

Dviejų porų kanalai (TPC) yra senoviniai jonų kanalai, esantys tiek gyvūnų, tiek augalų ląstelėse. Gyvūnams, įskaitant žmones, šie jonų kanalai atlieka svarbų vaidmenį biologinėje veikloje įvairiuose audiniuose, pavyzdžiui, smegenyse ir nervų sistemoje. Visose sausumos augalų rūšyse yra TPC genai; daugelyje aukštesniųjų kraujagyslių augalų, tokių kaip Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) ir Oryza sativa (ryžiai), vienetas TPC genas dalyvauja lėtųjų vakuolinių (SV) kanalų (nuo įtampos priklausomų katijonų kanalų) veikloje kartu su signalizavimu, apsauga ir atsaku į aplinkos stresą. Tačiau labai mažai žinoma apie TPC baltymų funkciją nežydinčiose samanose ir kepenyse – vienuose seniausių organizmų Žemėje.

Neseniai atliktame tyrime mokslininkų komanda, vadovaujama prof. Kazuyuki Kuchitsu iš Tokijo mokslo universiteto, Japonija, bendradarbiavo su tyrėjais iš Maria Curie-Sklodowska universiteto, Lenkijoje, siekdamas ištirti dviejų porų kanalų evoliucinę ir fiziologinę reikšmę nežydinčiame bryofite. Marchantia polymorpha. Jų plačiai pripažintas ir vertinamas straipsnis, kuriame išsamiai aptariamas šis tyrimas, pirmą kartą buvo paskelbtas internete 2021 m. gruodžio mėn., o vėliau atspausdintas vasario mėn. Augalų ir ląstelių fiziologija. Straipsnis taip pat buvo pasirinktas kaip „Redaktoriaus pasirinkimas“ ir „Tyrimo akcentas“ žurnalui, kuris paskelbė komentarą apie tyrimą. čia. Finansavimas šiam tyrimui buvo gautas iš Japonijos mokslo skatinimo draugijos ir Lenkijos nacionalinio mokslo centro.

M. polymorpha, arba paprastoji kepenėlė, auga plonų, plokščių žalių lapų pavidalu ant drėgnos dirvos ar uolos ir yra išlikęs iš vieno anksčiausiai žemę kolonizuojančių augalų. M. polymorpha yra paprastas modelinis organizmas, kuris buvo naudojamas bendroms sausumos augalų savybėms analizuoti. ‘„Supratome, kad M. polymorpha genomas turi tris TPC homologus: MpTPC1, 2 ir 3, priklausančius dviem išskirtinėms grupėms – 1 tipo ir 2 tipo TPC genams. Mes siekėme sužinoti, ką šie du TPC baltymų pogrupiai veikia M. polymorpha,‘Prof. Kuchitsu paaiškina.

Norėdami tai padaryti, mokslininkai pirmiausia atliko žaliųjų augalų linijos TPC genų filogenetinę analizę. Tada jie apibūdino tris TPC baltymus: MpTPC1 iš 1 tipo TPC genas ir MpTPC2 bei MpTPC3 iš 2 tipo TPC genas. Pažymėję šiuos baltymus fluorescenciniu žymekliu, jie ištyrė jų lokalizaciją M. polymorpha ląstelės. Redaguodami CRISPR-Cas9 genomą, mokslininkai sukūrė mutantinius augalus, kuriuose nebuvo funkcinių TPC1, TPC2 arba TPC3 genų ir dvigubų mutantų augalų, kuriems trūksta abiejų funkcijų TPC2 ir TPC3 genai. Tada, atlikdami elektrofiziologinius tyrimus, jie išmatavo jonų sroves izoliuotose vakuolėse iš gyvų ląstelių. M. polymorpha augalai.

Filogenetinės analizės rezultatai suteikė įdomių įžvalgų apie evoliucijos istoriją. M. polymorpha. „UKaip ir 1 tipo TPC genas, kuris yra gerai išsaugotas visuose sausumos augaluose, 2 tipo TPC buvo rasta dumblių rūšyse. Tai rodo, kad nors 2 tipo TPC atsirado prieš augalams kolonizuojant žemę, jiems nepavyko patekti į aukštesniųjų kraujagyslių augalų ir ragaviečių genomą.“, „Prof. Kuchitsu mums pasakoja.

Tyrėjai taip pat nustatė, kad trys TPC baltymai pirmiausia buvo lokalizuoti vakuolinėje membranoje M. polymorpha. Mutantas, kuriam trūko funkcijos TPC1 genas neparodė SV kanalo aktyvumo. Tačiau mutantai, kuriems trūko nei vieno, nei kito funkcionalumo TPC2, TPC3, arba abu, rodė įprastą SV kanalo veiklą. Molekulės, tokios kaip fosfatidilinozitolio-3,5-bisfosfatas ir nikotino rūgšties adenino dinukleotido fosfatas, aktyvinančios žinduolių ląstelių TPC, nepaveikė jonų kanalų aktyvumo izoliuotose mutantų augalų vakuolėse. Prof. Kuchitsu spėja, „Šie stebėjimai, sujungti kartu, parodė, kad 1 tipo TPC, kurie yra visur esantys visose sausumos augalų rūšyse, yra atsakingi už SV kanalus jų vakuolinėje membranoje, tačiau 2 tipo TPC greičiausiai koduoja jonų kanalus, kurie skiriasi nuo SV. kanalų ir gyvūnų TPC.

Grupės išvados suteikia labai reikalingų funkcinių ir evoliucinių įžvalgų apie svarbią, tačiau sunkiai suprantamą TPC šeimą augaluose ir apie augalų jonų kanalus apskritai. Atsižvelgdami į būsimus tyrimus, jie taip pat siekia panaudoti augalų evoliucijos istorijos įžvalgas, kad pagerintų augalų augimą ir gynybos mechanizmus nuo biotinio ir abiotinio streso. Tai galėtų būti naudinga tokioms pramonės šakoms kaip žemės ūkis ir kt.

***

Apie Tokijo mokslo universitetas

Tokijo mokslo universitetas (TUS) yra gerai žinomas ir gerbiamas universitetas ir didžiausias privatus mokslinių tyrimų universitetas Japonijoje, turintis keturis miestelius Tokijo centre ir jo priemiesčiuose bei Hokaide. Įkurtas 1881 m., universitetas nuolat prisidėjo prie Japonijos mokslo plėtros, ugdydamas mokslininkų, technikų ir pedagogų meilę mokslui.

TUS, kurios misija „Kurti mokslą ir technologijas harmoningam gamtos, žmonių ir visuomenės vystymuisi“, ėmėsi įvairiausių tyrimų – nuo ​​fundamentinio iki taikomojo mokslo. kai kurios iš svarbiausių šiandienos sričių. TUS yra meritokratija, kurioje pripažįstami ir ugdomi geriausi mokslo srityje. Tai vienintelis privatus universitetas Japonijoje, išleidęs Nobelio premijos laureatą, ir vienintelis privatus universitetas Azijoje, kuriame Nobelio premijos laureatai gamtos mokslų sritis.

Interneto svetainė: https://www.tus.ac.jp/en/mediarelations/

Apie profesorių Kazuyuki Kuchitsu iš Tokijo mokslo universiteto

Profesorius Kazuyuki Kuchitsu yra žinomas Tokijo mokslo universiteto, Japonija, Mokslo ir technologijų fakulteto Taikomųjų biologijos mokslų katedros fakultetas. Jis taip pat yra Tokijo mokslo universiteto tarpdisciplininio mokslo ir technologijų kurso direktorius. 1990 m. jis įgijo daktaro laipsnį Tokijo universiteto aukštojoje mokykloje. Jo įspūdinga keturių dešimtmečių mokslinė karjera pasižymėjo domėjimusi augalų molekuline biologija / augalų fiziologija, įskaitant signalų perdavimą, augalų imunitetą, atsaką į aplinką, membraną ir programuotas ląsteles. mirtis. Jis yra gavęs keletą prestižinių apdovanojimų ir yra iškilių akademinių draugijų narys. Jis paskelbė daugiau nei 100 straipsnių žinomuose savo srities žurnaluose.

Informacija apie finansavimą

Dvišaliai bendri mokslinių tyrimų projektai (iš dalies) Nr. 21036611-000141, Japonijos mokslo skatinimo draugija; DAINA 1 „Tolimojo nuotolio elektros signalizacijos sistemos augaluose – prisitaikymas prie kaitos iš vandens į antžeminę aplinką“, Nacionalinis mokslo centras, Lenkija, Nr. 2017/27 / L / NZ1 / 03164.

.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.