Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Nowe, nieznane dotąd mechanizmy obronne roślin zostały zidentyfikowane przez badaczy z University of California. Wykorzystanie zdobytej wiedzy może posłużyć hodowcom pracującym nad stworzeniem odmian odpornych na ataki szkodników.

Odkrycia dokonano podczas badania nad rzodkiewnikiem pospolitym (Arabidopsis thaliana). Naukowcy starali się zidentyfikować białka, które pozwalają temu gatunkowi na wykrywanie mikroorganizmów i blokowanie im drogi do wnętrza jego liści.

Nadziemne organy rzodkiewnika są pokryte szczelną warstwą kutyny, czyli woskowatej substancji tworzącej szczelną barierę chroniącą m.in. przed inwazją mikroorganizmów i utratą wody. Ten ochronny płaszcz jest dość skuteczny, lecz utrudnia organizmowi pobieranie i odprowadzanie wody oraz wymianę gazową.

Aby umożliwić wymianę kluczowych dla przeżycia substancji, na spodzie liści wytwarzane są aparaty szparkowe, czyli otwory utworzone przez pary komórek zdolnych do zmiany własnej objętości. Pęczniejąc, blokują one przepływ wody i gazów, zaś ich kurczenie prowadzi do otwarcia szczeliny.

W centrum zainteresowania badaczy znalazło się białko RIN4. Od pewnego czasu wiadomo było, że bierze ono udział w mechanizmach obronnych, lecz niewiele było wiadomo na temat sposobu jego działania. Teraz okazuje się, że proteina ta, wbudowana w ścianę komórkową m.in. właśnie w aparatach szparkowych, współpracuje z aż sześcioma innymi białkami, spośród których najważniejszym wydaje się cząsteczka nazywana AHA1. Dopiero kompleks powstały z wszystkich siedmiu cząsteczek pozwala na skuteczne wykrywanie i eliminowanie zagrożenia związanego z inwazją mikroorganizmów.

Te odkrycia pokazują, jak ważna jest regulacja [funkcji] aparatów szparkowych dla funkcji obronnych rzodkiewnika, tłumaczy główny autor badania, Gitta Coaker. Jej zdaniem, jeżeli okaże się, iż podobne mechanizmy funkcjonują u innych gatunków, hodowcy mogą wejść w posiadanie potężnej broni potencjalnie zwiększającej odporność roślin uprawnych na liczne patogeny.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Pytanie tylko, czy aby na pewno wszystkie patogeny atakują przez aparaty szparkowe.. Bo jeśli się okaże że mechanizm ataku jest inny (np ta kutyna im niestraszna i ją sobie trawią), to kombinowanie z aparatami szparkowymi wiele nie pomoże. Po drugie jeśli chodzi o szkodniki większego kalibru - larwy, chrząszcze, ślimaki - to im raczej będzie obojętne przy zjadaniu rośliny czy aparat szparkowy akurat jest otwarty czy zamknięty..

 

Rozwiązanie może zaradzić tylko w wąskiej grupie patogenów, które powodują choroby roślin - bakterii czy wirusów, ewentualnie jakichś mikrogrzybów (choć tego bym nie był do końca pewien, bo pleśnie są znane ze swojej wszędobylskości i raczej małej wybredności - więc pewnie wcale nie muszą atakować poprzez aparat szparkowy).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rośliny przewidują porę dnia, kiedy napadną na nie chmary głodnych owadów i przygotowują się, by je odstraszyć, uruchamiając hormonalną broń.
      Kiedy przechodzisz obok roślin, nie wyglądają, jakby cokolwiek robiły. Intrygująco jest obserwować całą tę aktywność na poziomie genetycznym. To jak przyglądanie się oblężonej fortecy w stanie pełnej mobilizacji - opowiada prof. Janet Braam z Rice University, dodając, że naukowcy od dawna wiedzieli, że rośliny dysponują zegarem biologicznym, który pozwala im mierzyć czas bez względu na warunki oświetleniowe. Liście niektórych roślin podążają np. za przesuwającym się po nieboskłonie słońcem, a nocą "resetują się", zwracając się w kierunku wschodu.
      Ostatnimi czasy biolodzy ustalili, że aż ok. 1/3 genów rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) jest aktywowanych przez rytm okołodobowy. Zastanawialiśmy się, czy niektóre z tych regulowanych rytmem okołodobowym genów mogą pozwalać na przewidywanie ataków owadów w sposób analogiczny do przewidywania świtu - opowiada Michael Covington (obecnie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis).
      Aby znaleźć odpowiedź na to pytanie, studentka Danielle Goodspeed zaprojektowała eksperyment. Wykorzystała 12-godzinny cykl świetlny. W ten sposób zaprogramowała zegary biologiczne roślin i gąsienic błyszczki ni (Trichoplusia ni), które żywią się liśćmi A. thaliana. Połowę roślin umieszczono z gąsienicami przyzwyczajonymi do regularnego i takiego samego jak one cyklu dzień-noc, natomiast reszta rzodkiewników stykała się z gąsienicami z przesunięciem faz - ich zegary były ustawione na dzień, który przypadał na porę będącą dla rzodkiewników nocą itd.
      Odkryliśmy, że rośliny wyregulowane na tę samą fazę co gąsienice błyszczki były stosunkowo oporne, natomiast okazy z przesunięciem faz ulegały zniszczeniu przez żerujące na nich gąsienice.
      Razem z Wassimem Chehabem Goodspeed badała akumulację hormonu jasmonianu, wykorzystywanego przez rośliny do wytwarzania metabolitów wpływających na żerowanie owadów (pod wpływem uszkodzenia mechanicznego następuje skok syntezy jasmonidów, a następnie uruchomienie biosyntezy enzymów odpowiedzialnych za gromadzenie się fitoaleksyn oraz inhibitorów proteinaz; blokują one aktywność proteinaz owadów, którym odcina się w ten sposób dostęp do białek rośliny). Naukowcy stwierdzili, że w ciągu dnia, gdy gąsienice T. ni są najbardziej napastliwe, rzodkiewniki nasilają produkcję hormonu. Okazało się, że rośliny wykorzystują zegar biologiczny do wytwarzania innych związków obronnych, np. zapobiegających infekcjom bakteryjnym.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badania naukowców z Indiana University oraz holenderskiego Uniwersytetu w Utrechcie wykazały, że wraz ze wzrostem koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze zmniejsza się liczba aparatów szparkowych u roślin. W ciągu ostatnich 150 lat liczba aparatów spadła o 34%.
      To oznacza, że dzięki zmianie składu atmosfery, rośliny oddychają bardziej wydajnie. Jednocześnie uwalniają do atmosfery mniej pary wodnej.
      Naukowcy prowadzili swoje badania na roślinach z Florydy, biorąc pod uwagę zarówno obecnie występujące gatunki, jak i próbki z herbariów oraz badania torfu.
      Wzrost koncentracji dwutlenku węgla o 100 części na milion ma głęboki wpływ na liczbę aparatów szparkowych u roślin oraz, w mniejszym zakresie, na ich wielkość. Nasze badania wykazały też znaczne zmniejszenie ilości wody uwalnianej do atmosfery przez rośliny - mówi profesor David Dilcher.
      Uwalnianie wody przez aparaty szparkowe z jednej strony pozwala roślinom na jej wchłanianie przez korzenie, a z drugiej - chłodzi je, podobnie jak my chłodzimy się pocąc.
      Profesor Dilcher mówi, że trudno przewidzieć, jakie skutki będą miały zmiany w cyklu obiegu wody. Z jednej strony, jeśli rośliny będą uwalniały mniej pary wodnej, w gruncie pozostanie więcej płynu. Jednak z drugiej, prowadzi do do zmniejszenia opadów. Ponadto rośliny będą słabiej się chłodziły.
      Uczeni przeprowadzili też symulacje komputerowe, pokazujące, jak może zmieniać się obieg wody w przypadku dalszego zwiększania się koncentracji CO2. Wynika z nich, że jeśli ilość dwutlenku węgla zwiększy się z obecnych 390 części na milion do 800 ppm, do atmosfery trafi o połowę mniej wody niż obecnie. Dostosowywanie się roślin do poziomu CO2 już teraz zmienia cykl hydrologiczny i klimat. Zmiany będą zachodziły przez całe obecne stulecie - stwierdzili autorzy badań.
      Dilcher i jego holenderscy koledzy obawiają się, że taka sytuacja zagraża istnieniu florydzkich mokradeł Everglades, które zależą od powolnego stałego przepływu wody. Zmniejszone opady spowodują ich wysychanie.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Żywność, dowożona astronautom na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) kosztuje krocie, jak pisaliśmy niedawno, nie mówiąc o samych kosztach transportu. Co z dalszymi, załogowymi misjami, jakie są planowane w dalszej przyszłości? Będą musiały stać się przynajmniej częściowo samowystarczalne, do tego jednak wciąż za mało wiemy o hodowli roślin w warunkach kosmicznych.
      Dlatego na pokładzie ISS w przyszłym roku rozpocznie się kolejny naukowy eksperyment: MagISStra, mający zarazem cele edukacyjne. Paolo Nespoli, udając się na pokład stacji, zabierze ze sobą przenośną szklarnię, w której hodować będzie rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) roślinę z rodziny kapustowatych, będącą modelowym gatunkiem eksperymentalnym. Oryginalnym konceptem ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej) jest jednoczesne prowadzenie tego samego eksperymentu przez młodzież szkolną z całej Europy.
      Kiełkowanie i wzrost rzodkiewnika w specjalnie zaprojektowanej miniaturowej szklarni będzie przez astronautę dokumentowany zdjęciami i filmami wideo. To samo będą robić uczniowie, którzy zgłoszą się do programu, wszyscy będą mogli dzielić się materiałami i spostrzeżeniami z zespołem ESA Human Space Flight education team, po zakończeniu dziesięciotygodniowego programu przyjdzie czas na podsumowanie i wnioski, a zespół przygotuje dodatkowe materiały edukacyjne na podstawie przeprowadzonych obserwacji.
      Różnice w cyklu rozwojowym tej samej rośliny na orbicie i w warunkach ziemskich dostarczą nie tylko wiedzy naukowej, ale będą miały cenny walor poznawczy na uczniów interesujących się biologią i pokrewnymi naukami.
      Eksperyment ruszy w lutym przyszłego roku, szkoły chcące uczestniczyć w programie mogą zamówić darmową szklarnię MagISStra na stronie edukacyjnej ESA's Human Spaceflight, ilość dostępnych egzemplarzy jest ograniczona.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dyskusje nad efektem cieplarnianym i jego skutkami koncentrują się w zasadzie na wzroście globalnej temperatury i podnoszeniu poziomu wód. Inne zagrożenia niemal nie istnieją nie tylko w społecznej świadomości, ale i w naukowych dyskusjach. A tymczasem wzrost poziomu dwutlenku węgla, niezależnie czy wierzymy że to człowiek za niego odpowiada, może mieć bardzo przykre konsekwencje dla roślin uprawnych.
      Więcej dwutlenku węgla? To co, rośliny będą rosły - mówi wiele osób bagatelizując sprawę. Okazuje się, że nie mają racji. Dowodzą tego badania przeprowadzone na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis. Wielokrotne doświadczenia z roślinami uprawnymi: pszenicą i rzodkiewnikiem, wykazały coś całkiem odwrotnego. Do pewnego momentu owszem, wyższy poziom dwutlenku węgla sprzyja fotosyntezie, jak to się przyjęło uważać. Jednak już wzrost powyżej 50% w stosunku do poziomu obecnego zaczyna wywierać odwrotny skutek: rośliny wytwarzają mniej białek i rosną gorzej.
      Dzieje się tak, ponieważ wyższe stężenie dwutlenku węgla upośledza fotooddychanie roślin - proces, w którym łączą one atmosferyczny tlen z węglowodorami. Zwiększona fotosynteza początkowo nadrabia te straty, ale wraz ze wzrostem stężenia CO2 rośliny przystosowują się i spowalniają wzrost.
      Innym problemem staje się przyswajanie azotu, pierwiastka niezbędnego do wytwarzania protein i wzrostu rośliny. Większość azotu jest przez rośliny przyswajana przez system korzeniowy z gleby, w postaci azotanów. Te są głównym składnikiem nawozów, naturalnych i sztucznych. Mechanizm ten nie został jeszcze dokładnie przebadany, ale wiadomo, że to upośledzenie fotooddychania roślin hamuje przyswajanie azotu.
      Zależnie od szacunków, stężenie dwutlenku węgla do końca wieku wzrośnie od 40% do nawet 140%, więc problem nie jest akademicki. Stoi przed nami wizja poważnego spadku produkcji roślinnej i jakości pożywienia. Być może dodatkowe nawożenie częściowo rozwiązałoby problem, ale to oznacza dodatkowe koszty i niestety dodatkowe problemy ekologiczne, w tym wzrost koncentracji szkodliwego amoniaku w roślinach. To także prawdopodobny wzrost strat spowodowanych przez szkodniki.
      Znalezienie rozwiązania tego problemu wymagać będzie jeszcze wielu badań, w tym nad dokładnym procesem przyswajania azotanów i amoniaku przez rośliny uprawne.
      Praca, której autorami są: Martin Burger (UC Davis' Department of Land, Air and Water Resource), Jose Salvador, Rubio Asensio (UC Davis' Department of Plant Sciences) oraz Asaph B. Cousins (School of Biological Sciences at Washington State University) ukazała się 14 maja w czasopiśmie Science.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Cisplatyna to jeden z szeroko stosowanych leków w terapii nowotworowej. Używana od 30 lat w leczeniu m.in. raka płuc, jajników czy szyjki macicy ma jednak pewien poważny minus - nowotwór może się na nią uodpornić i zacząć znowu rosnąć.
      Biolodzy z MIT-u dowiedzieli się właśnie, jak wygląda mechanizm uodparniania się guza nowotworowego na działanie cysplatyny. Ich odkrycie może pomóc w stworzeniu nowych leków, które spowodują, że guzy nie będą się uodparniały.
      Cisplatyna, podobnie jak inne bazujące na platynie leki, niszczy komórki nowotworowe łącząc się z ich DNA i uniemożliwiając replikację. Komórka próbuje się naprawić, jednak gdy zniszczenia są nieodwracalne, zachodzi proces apoptozy. Badania prowadzone przez zespół Tylera Jacksa wykazały, że komórki nowotworowe, poddane działaniu cisplatyny, udoskonalają swoje mechanizmy obronne. To ważne odkrycie, gdyż wcześniejsze badania na laboratoryjnych koloniach komórek dawały niejednoznaczne rezultaty i uczeni wysuwali różne teorie: od ulepszenia mechanizmu naprawczego komórek, poprzez utratę właściwości przez lek, aż po zmianę sposobu transportu cisplatyny w komórce.
      Trudy Oliver, współautorka badań, przeprowadzała eksperymenty na myszach ze zmutowanym genem Kras. Mutacja wywoływała u zwierząt raka płuc. Użyto takie modelu, gdyż u 30% ludzi chorujących na ten nowotwór występuje mutacja Kras. Ponadto u niektórych myszy wywołano nieprawidłowości w działaniu supresora guza, genu p53. Tego typu błąd w działaniu genu występuje u około 50% chorujących.
      Naukowcy dowiedzieli się, że cisplatyna działała skutecznie u obu grup myszy, jednak były zasadnicze różnice. U myszy z prawidłowo działającym p53 guz zmniejszał się, natomiast tam, gdzie p53 zostało uszkodzone dochodziło tylko do spowolnienia jego wzrostu.
      Po czterech dawkach cisplatyny u myszy z prawidłowym p53 guz uodpornił się na lek i zaczął rosnąć szybciej. Naukowcy przeprowadzili wówczas badania genetyczne i zidentyfikowali kilkanaście genów biorących udział w naprawie DNA.
      Ich uwagę przykuł szczególnie gen PIDD. Jest on aktywowany przez p53 i jest powiązany z procesem apoptozy, jednak jego dokładne działanie nie jest znane. Wiadomo, że komórki w których sztucznie podniesiono poziom PIDD stają się bardziej odporne na cisplatynę. Doktor Olivier bada teraz komórki z usuniętym PIDD by sprawdzić, jak będą reagowały one na cisplatynę.
×
×
  • Create New...