Растението, известно у нас като тученица или тлъстига, смятано за обикновен плевел, крие важна информация за това как да се създадат устойчиви на суша култури в свят, засегнат от изменението на климата.
Учени от университета в Йейл описват как растението Portulaca oleracea, известно като тученица, интегрира два различни метаболитни пътя, за да създаде нов тип фотосинтеза, която позволява на плевела да издържа на суша, като същевременно остава високопродуктивен, съобщават наскоро в списание Science Advances.
"Това е много рядко срещана комбинация от характеристики и е създала един вид "супер растение" - такова, което може да бъде потенциално полезно в начинания като генно инженерство на културите", отбелязва Ерика Едуардс (Erika Edwards) от Йейл, професор по екология и еволюционна биология и водещ автор на статията.
Растенията са развили независимо различни механизми за подобряване на фотосинтезата - процес, при който зелените растения използват слънчевата светлина, за да синтезират хранителни вещества от въглероден диоксид и вода. Например при царевицата и захарната тръстика се е развила така наречената С4 фотосинтеза, която позволява на растенията да запазят продуктивността си при високи температури. Сукулентите като кактуси и агаве притежават друг вид фотосинтеза, наречена CAM, която им помага да оцелеят в пустини и други райони с малко вода. И C4, и CAM изпълняват различни функции, но използват един и същ биохимичен път, за да действат като "допълнения" към обикновената фотосинтеза.
Тученица. Кредит: University of Wisconsin-Madison
Това, което прави плевела тученица уникален, е, че той притежава и двете еволюционни адаптации - което му позволява да бъде едновременно високопродуктивен и много устойчив на засушаване - малко вероятна комбинация за едно растение. Повечето учени смятат, че С4 и CAM функционират независимо в листата на тученицата.
Но екипът от Йейл, ръководен от съавторите и постдокторанти Хосе Морено-Вилена (Jose Moreno-Villena) и Хаожан Джоу (Haoran Zhou), провежда пространствен анализ на генната експресия в листата на тученицата и установява, че C4 и CAM активността са напълно интегрирани. Те действат в едни и същи клетки, като продуктите от реакциите на CAM се преработват по пътя на C4. Тази система осигурява необичайни нива на защита на С4 растенията по време на засушаване.
Изследователите създават и модели на метаболитните потоци, които предвиждат появата на интегрирана система C4+CAM, отразяваща техните експериментални резултати.
Разбирането на този нов метаболитен път може да помогне на учените да разработят нови начини за разработване с помощта на генно инженерство на култури като царевицата, които да издържат на продължителна суша, смятат авторите.
"Що се отнася до проектирането на CAM цикъл в C4 култури, като царевицата, все още има много работа, преди това да стане реалност", коментира Едуардс. "Но това, което показахме, е, че двата пътя могат да бъдат ефективно интегрирани и да обменят продукти. С4 и CAM са по-съвместими, отколкото смятахме, което ни кара да подозираме, че има още много видове C4+CAM, които чакат да бъдат открити."
Справка: Jose Moreno-Villena et al, Spatial resolution of an integrated C4+CAM photosynthetic metabolism, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn2349. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn2349
Източник: Common weed may be ‘super plant’ that holds key to drought-resistant crops
Bill Hathaway,
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари