许多基因参与植物“复活”

有些植物可以生存几个月没有水,只有再次变绿后短暂的倾盆大雨。波恩和密歇根大学的最近的一项研究表明,这不是由于“奇迹的基因。“相反,这种能力是整个基因网络的结果,其中也存在于几乎所有品种更加脆弱。结果已经出现提前在线杂志“植物杂志”。打印版将很快出版。

在他们的研究中,研究人员仔细研究了一个物种,一直在波恩大学学习——复活植物Craterostigma plantagineum。熊的名字很正确:在干旱的时候,有人可能会认为它已经死了。但即使经过数月的干旱,一点水就足以恢复它。“在我们学院,我们一直在研究植物如何这多年来,”多萝西娅Bartels博士教授解释道植物分子生理学和生物技术研究所(IMBIO)在波恩大学。

她的兴趣包括耐旱基因负责。越来越明显,这种能力并不是一个“奇迹基因的结果。“相反,许多基因参与,其中大部分也在物种中发现,不能很好地应对干旱。

每个染色体的植物有8份

在当前的研究中,Bartel的团队,一起研究人员从密歇根大学(美国),分析的完整基因组Craterostigma plantagineum。这是构建非常复杂:虽然大多数动物各有两份染色体,一个来自母亲,一个来自父亲,Craterostigma 8。这样一个基因组也被称为octoploid 8倍。相比之下,我们人类是二倍体。

”这样一个乘法的遗传信息中可以观察到许多植物在极端条件下已经进化,”巴特尔斯说。但这是为什么呢?一个可能的原因是:如果一个基因存在于八个而不是两个副本,它原则上可以读四倍。因此octoploid基因组可以使大量的必需的蛋白质快速生产。这种能力似乎也在抗旱的重要发展。

在Craterostigma,一些基因与更大的宽容干旱进一步复制。这些包括所谓ELIPs——首字母缩写代表了“早期光诱导蛋白质”,他们迅速打开灯和防止氧化应激。他们发生在高拷贝数在所有耐旱品种。“Craterostigma已经接近200 - elip基因几乎相同,位于大集群10或20份在不同的染色体,”巴特尔斯解释说。耐旱植物可以因此可能利用一个广泛的基因网络,他们可以迅速上调的干旱。

Drought-sensitive物种通常有相同的基因——尽管在低拷贝数。这也不足为奇:大多数植物的种子和花粉通常仍然能够发芽后长时间没有水。所以他们也有遗传程序来防止干旱。“然而,这个程序通常是关闭在发芽,不能重新激活之后,“植物学家解释道。”相比之下,在复活植物仍然是活跃的。”

大多数物种抗旱“可以做”

耐旱,是绝大多数的植物”。“基因赋予这种能力可能在进化过程中出现早期。然而,这些网络更有效的耐旱品种,此外,活跃的不仅仅是在特定阶段的生命周期。

说,并不是每一个细胞Craterostigma plantagineum有相同的“干旱”。这是杜塞尔多夫大学的研究人员所示,也参与了这项研究。例如,不同的干旱基因网络活跃在根在干燥比叶。这一发现并不出人意料:离开时,例如,需要保护自己免受太阳的破坏性影响。他们帮助在这个ELIPs,例如。有足够的水分,植物光合色素形成,至少部分吸收辐射。这种自然保护干旱期间基本没用。根,相比之下,不必担心晒伤。

研究提高理解为什么一些物种很少受干旱。从长远来看,它可能因此导致小麦或玉米等农作物的育种,更好地应对干旱。在气候变化的时候,这些可能会在未来比以往更大的需求。

参考:VanBuren R,围厘米,Giarola V, et al。核心细胞和组织机制使Craterostigma脱水耐性。植物杂志。2023年。doi:10.1111 / tpj.16165

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