Nowe badania kwestionują dominującą teorię symbiozy o jednym pochodzeniu w roślinach, opowiadając się za teorią o wielu pochodzeniu, która mogłaby mieć wpływ na inżynierię genetyczną upraw, popartą niedawnym badaniem i znaczącym grantem NSF.
Pracownik wydziału stanu Mississippi kwestionuje najnowszą teorię symbiozy brodawek korzeniowych (RNS) o „jednym pochodzeniu” – pogląd, że wszystkie symbiotyczne relacje między brodawkami korzeni roślin a bakteriami wiążącymi azot pochodzą z jednego punktu. Ich badania potwierdzają teorię „wielokrotnego pochodzenia”, oferując nowe spostrzeżenia, które mogą przyczynić się do postępu w inżynierii genetycznej upraw.
Ryan A. Folk, adiunkt na Wydziale Nauk Biologicznych MSU i kustosz zielnika, jest autorem artykułu opublikowanego niedawno w czasopiśmie Komunikacja przyrodnicza badanie (RNS), które umożliwia roślinom dostęp do azotu atmosferycznego przekształconego w formy użytkowe poprzez wzajemną relację z bakteriami glebowymi. Dołącza do śledczych w Uniwersytet Florydy i międzynarodowy zespół.
Kwestionowanie teorii jednego pochodzenia
„Historia o jednym pochodzeniu stała się w ostatnich latach bardzo popularna, szczególnie wśród tych, którzy chcą zaprojektować genetycznie symbiozę w roślinach uprawnych, ale wykorzystując dane genomiczne z 13 000 gatunek i wyrafinowane modele statystyczne, z całą pewnością zidentyfikowaliśmy scenariusz obejmujący wiele źródeł. Symbioza to złożona cecha, a nasza praca identyfikuje idealne systemy eksperymentalne umożliwiające lepsze zrozumienie mechanizmów molekularnych, które doprowadziły do powstania symbiozy” – powiedział Folk. „Nasza praca jest pierwszym poważnym sprzeciwem wobec idei jednego pochodzenia, głoszonej przez osoby pracujące nad porównaniami genomów”.
Folk stwierdził, że koncepcja jednego pochodzenia sugeruje, że inżynieria genetyczna roślin uprawnych, takich jak ryż i kukurydza, w celu współpracy z bakteriami wiążącymi azot, jest „mniejszą przeszkodą” do pokonania.
„Nasze wyniki, które wskazują na wiele źródeł, komplikują obraz, ponieważ sugerują mniejszą rolę wspólnej maszynerii genetycznej” – powiedział Folk. „Utrudniłoby to przekształcenie roślin uprawnych niebędących roślinami strączkowymi tak, aby zaangażowały się w podobną symbiozę wiążącą azot, ale wielorakie pochodzenie oznacza również różnorodne maszyny lub, jak twierdzimy, ulepszoną „paletę ewolucyjną” do kierowania takimi eksperymentami” – stwierdził. powiedział.
Odniesienie: „Zmiany w labilności ewolucyjnej leżą u podstaw niezależnych zysków i strat symbiozy korzeni i guzków w pojedynczym kladzie roślin” – Heather R. Kates, Brian C. O’Meara, Raphael LaFrance, Gregory W. Stull, Euan K. James, Shui-Yin Liu, Qin Tian, Ting-Shuang Yi, Daniel Conde, Matias Kirst, Jean-Michel Ané, Douglas E. Soltis, Robert P. Guralnick, Pamela S. Soltis i Ryan A. Folk, 27 maja 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-48036-3
Gazeta Folk położyła podwaliny pod jego jesień 2023 r. Dotacja Narodowej Fundacji Nauki o wartości 1,6 USD do szczegółowego badania konwersji azotu w przyrodzie.
Badania zostały sfinansowane przez Departament Energii USA i Uniwersytet Florydy.
