Naukowcy otworzyli drogę do uzyskania nowych gatunków roślin hodowlanych
Proces zapylania to jedna z wielkich tajemnic roślin. Zagadką jest, w jaki sposób podczas jednoczesnego uwalniania olbrzymich ilości pyłku przez dziesiątki gatunków, pojedyncza roślina decyduje, które ziarno pyłku zaakceptować, a które odrzucić. Do poznania tej tajemnicy przybliżają nas prace uczonych z University of Masschusetts Amherst i Uniwersytetu Rolniczego w Szantungu w Chinach.
U wielu roślin kwitnących występuje samopłonność, mechanizm obronny, który zapobiega samozapyleniu się lub zapyleniu roślin blisko spokrewnionych. Co jednak z możliwością zapylenia roślin spokrewnionych, ale w dalszym stopniu? Jak to się dzieje, że pyłek brokuła nie zapyla pokrewnej mu kapusty włoskiej, zapobiegając powstaniu hybrydy. Dla ludzkiego rolnictwa tworzenie takich hybryd byłoby korzystne, stąd też zainteresowanie naukowców tą kwestią.
Profesor Alice Cheung z UMass Amherst i jej koledzy zajęli się właśnie roślinami z rodziny kapustowatych (Brassicaceae), w skład której wchodzi około 4000 gatunków. O ile bowiem molekularne podstawy samopłonności rozumiemy dość dobrze, to niemożność zapylenia kapusty przez brokuła jest dla nas niemal całkowitą zagadką.
Największym osiągnięciem autorów badań jest odkrycie mechanizmu komunikacji pomiędzy roślinami różnych gatunków i podjęciu decyzji o zaakceptowaniu lub odrzuceniu pyłku. W komunikacji tej ważną rolę odgrywa proteina SRK (S-locus receptor kinase). Znajduje się ono na powierzchni komórek znamienia słupka, rozpoznaje specyficzny sygnał chemiczny – SIPS – z pyłku z innego gatunku Brassica i go odrzuca. W ten sposób kapustowate bronią się przed krzyżowaniem międzygatunkowym.
Jednak – jak się okazało – to tylko fragment mechanizmu. Para SIPS-SRK angażuje do pracy enzym FERONIA, który profesor Cheung oraz współautor badań, Qiaohong Duan z Szantungu, od dawna badają. W wyniku interakcji FERONIA/SIPS-SRK pojawia się reaktywna forma tlenu (ROS), która działa jak blokada chemiczna uniemożliwiająca zapylenia.
Dzięki nowym badaniom dowiedzieliśmy się, że mechanizm obrony przed krzyżowaniem się jest bardziej złożony, niż samo wykrywanie sygnału SIPS. Odkrycie pokazuje, że rośliny stosują wielopoziomową kontrolę i precyzyjną komunikację chemiczną pomiędzy roślinami różnych gatunków. Zdobyta wiedza może przyczynić się do opracowania metod obejścia tych mechanizmów obronnych i szybsze oraz bardziej przewidywalne tworzenie nowych odmian warzyw kapustnych.
Odkrycie zostało opisane na łamach Science.
Komentarze (0)