Mokslininkai tyrinėja dviejų porų kanalų svarbą augaluose – „ScienceDaily“.

Pasaulinė augalų duomenų bazė atskleidžia žmogaus veiklą – didžiausią augalų bendrijų homogenizacijos variklį – „ScienceDaily“.

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), vienvietis 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 spausdintas vasario mėn. Augalų ir ląstelių fiziologijos numeryje. Straipsnis taip pat buvo pasirinktas kaip „Redaktoriaus pasirinkimas“ ir „Tyrimo akcentas“ žurnalui, kuris paskelbė komentarą.

M. polymorpha, arba paprastoji kepenė, auga plonų, plokščių žalių lapų pavidalu ant drėgnos dirvos ar uolos ir yra išlikęs iš vieno iš pirmųjų augalų, kurie kolonizavo žemę. M. polymorpha yra paprastas pavyzdinis 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. 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 geno ir MpTPC2 ir MpTPC3 iš 2 tipo TPC geno. Pažymėję šiuos baltymus fluorescenciniu žymekliu, jie ištyrė jų lokalizaciją M. polymorpha ląstelėse. Redaguodami CRISPR-Cas9 genomą, mokslininkai sukūrė mutantinius augalus, kuriuose nebuvo funkcinių TPC1, TPC2 ar TPC3 genų, ir dvigubus mutantus, kuriems trūksta tiek TPC2, tiek TPC3 genų funkcijų. Tada, atlikdami patch-clamp elektrofiziologinę analizę, jie išmatavo jonų sroves izoliuotose vakuolėse iš gyvų M. polymorpha augalų ląstelių.

Filogenetinės analizės rezultatai suteikė įdomių įžvalgų apie M. polymorpha evoliucijos istoriją. „Skirtingai nei 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 genomą. aukštesniųjų kraujagyslių augalų ir raguodžių, „Prof. Kuchitsu mums pasakoja.

Tyrėjai taip pat nustatė, kad trys TPC baltymai pirmiausia buvo lokalizuoti M. polymorpha vakuolinėje membranoje. Mutantas, kuriam trūko funkcinio TPC1 geno, neparodė SV kanalo aktyvumo. Tačiau mutantai, kuriems trūko funkcinio TPC2, TPC3 arba abiejų, parodė įprastą SV kanalo aktyvumą. 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 daro prielaidą: „Šie stebėjimai, susieti 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 skirtingus jonų kanalus. . iš SV kanalo ir gyvūnų TPC.

Grupės išvados suteikia labai reikalingų funkcinių ir evoliucinių įžvalgų apie svarbią, tačiau sunkiai suvokiamą 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.

Šio tyrimo finansavimas buvo gautas iš Japonijos mokslo skatinimo draugijos ir Lenkijos nacionalinio mokslo centro.

Istorijos šaltinis:

Pateiktos medžiagos Tokijo mokslo universitetas. Pastaba: turinys gali būti redaguojamas pagal stilių ir ilgį.

.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.