で公開されたレポートによると eLife植物が一般的な害虫である毛虫を認識して反応するために使用する防御メカニズムは、何百万年もかけて進化した単一の遺伝子から進化したと報告されています。 Phys.org ポータル.
ワシントンの科学者による研究は、ダイズなどの一部の植物が時間の経過とともにこの保護遺伝子を失っていることを示していますが、専門家は、この遺伝子を(育種、遺伝子工学を通じて)再導入することで、作物を不作から保護するのに役立つ可能性があることを示唆しています.
植物の健康状態は、 それが受け継ぐ免疫システム。 植物では、これは、さまざまな病原体やペプチドを検出し、適切な免疫反応を引き起こすことができる特定のタイプのパターン認識受容体を継承することを意味します.
適切なタイプのパターン認識受容体を継承することで、植物は脅威を認識し、病気や害虫に対処できるようになります。
このギャップを埋めるために、チームは植物が共通の脅威であるイモムシに対応することを可能にした重要な進化イベントを特定することに着手しました. 緑豆やササゲなどのマメ科植物は、毛虫が植物の葉をかじる際に口の中で生成されるペプチドに反応する独自の能力を持っていることがすでに知られていました.
科学者たちは、このグループの植物のゲノムを詳細に研究し、インセプチン受容体 (INR) と呼ばれる一般的なパターン認識受容体が数百万年にわたって変化し、毛虫を認識する能力を獲得または喪失しているかどうかを確認しました。
彼らは、28 万年前の単一の受容体遺伝子が、イモ虫ペプチドに対する植物の免疫応答と完全に一致することを発見しました。 彼らはまた、受容体遺伝子を最初に開発した最も古い植物の祖先の子孫の中に、毛虫ペプチドに応答できない、つまりこの遺伝子を失ったいくつかの種があることも発見しました。
この古代の遺伝子が現代の病原体の新しいペプチドを認識する能力をどのように獲得したかを理解するために、チームは先祖シーケンシングと呼ばれる技術を使用し、現代のすべての受容体からの情報を組み合わせました。 28万歳の元の配列を予測する遺伝子。 この祖先の受容体は、毛虫ペプチドに応答することができました。 ただし、受容体配列に 16 の変更を加えた少し古いバージョンは失敗しました。
この 遺伝子の歴史は、古代と現代の受容体構造がどのように異なっているかを示すコンピューターモデルとともに、受容体がどのように進化したかの手がかりを提供します. これは、32 万年以上前に重要な新しい遺伝子挿入が祖先植物のゲノムに導入され、その後、新しい受容体の多様な形態が急速に進化したことを示唆しています。 これらの形態の XNUMX つは毛虫ペプチドに応答する能力を獲得し、この新しい能力は現在、何十もの子孫のマメ科植物種によって共有されています。
将来、科学者は、新しい受容体の多様性を生み出し、植物群における未知の免疫受容体を特定するゲノムレベルのプロセスについてさらに学びたいと考えています。 ますます ゲノムデータを使用して、そのようなアプローチは、作物を保護するために植物に再導入するのに役立つ形質である「欠落している」受容体を特定します。