Wolfia, jedna z przedstawicielek tzw. rzęsy wodnej, to najszybciej rosnąca roślina na Ziemi. Jednak powody genetyczne leżące u podstaw zjawiska były dotąd tajemnicą dla naukowców. Teraz, dzięki sekwencjonowaniu genomu, dowiadujemy się, co sprawia, że ta roślina jest tak wyjątkowa. Przy tym zdobywamy dodatkową wiedzę o zasadach biologii i wzrostu roślin.
Odkrycia naukowców na temat genomu wolfii
Zespół badaczy z Salk Institute przedstawia nowe odkrycia dotyczące genomu wspomnianej rośliny. Wyjaśniają one, w jaki sposób jest ona w stanie tak szybko rosnąć. Rzucają one również nowe światło na to, w jaki sposób dochodzi do kompromisu między wzrostem tych organizmów a innymi funkcjami. Na przykład wymieniane są tu ukorzenianie i obrona przed szkodnikami. Badania te mogą mieć również wpływ na projektowanie całkowicie nowych roślin. Takie organizmy miałyby być zoptymalizowane między innymi pod kątem zwiększonej zasobności w węgiel. Nie trudno tu domyślać się przełożenia na skuteczną walkę ze zmianami klimatycznymi.
Wolfia jako roślina modelowa – naukowe inspiracje
„Wiele postępów w nauce dokonało się dzięki organizmom, które są naprawdę proste, np. drożdżom, bakteriom i robakom” - powiedział Todd Michael, autor opublikowanego artykułu i profesor naukowy w Laboratorium Biologii Molekularnej i Komórkowej Salk. „Chodzi o to, że możemy użyć absolutnie podstawowej rośliny, takiej jak wolfia, aby zrozumieć podstawowe zasady działania tego, co sprawia, że roślina jest rośliną”.
Wolfia - unikalna struktura i sposób rozmnażania
Wolfia, która rośnie w słodkiej wodzie na wszystkich kontynentach, oczywiście z wyjątkiem Antarktydy, wygląda jak małe unoszące się zielone cząstki. Każdy osobnik ma wielkość porównywalną do główki szpilki. Nie mają one korzeni i stanowią strukturę luźnokomórkową, której człony pędowe są hybrydami rozwojowymi pochodzącymi zarówno z zawiązków liści, jak i łodygi. Wolfia rozmnaża się troszkę podobnie do drożdży, nie tyle pączkując, co produkując człony potomne. Dzięki możliwości podwajania swojej masy w niespełna dzień, roślina ta jest typowana jako ważne źródło białka spożywczego. Zresztą już, spożywana w niektórych częściach Azji Południowo-Wschodniej, pod nazwą khai-nam, co tłumaczy się jako „wodne jajka”.
Wolfia - badania nad cyklem wzrostu
Aby zrozumieć, jakie cechy genomu wolfii odpowiadają za jej szybki wzrost, naukowcy hodowali rośliny w cyklach światło/ciemność. Następnie przeanalizowali oni, które geny były aktywne o różnych porach dnia. Wzrost większości roślin jest bowiem regulowany cyklem światła i ciemności, przy czym dochodzi do niego w głównej mierze rano.
„Co zaskakujące, w porównaniu z innymi roślinami, wolfia ma tylko połowę liczby genów regulowanych przez cykle światła i ciemności” - stwierdził Todd Michael. „Uważamy, że właśnie dlatego rośnie tak szybko. Nie ma w niej regulacji, która ograniczałaby jej rozwój”.
Szybki wzrost kosztem funkcji obronnych i ukorzeniania
Naukowcy odkryli również, że geny związane z innymi ważnymi elementami funkcjonowania roślin, takimi jak mechanizmy obronne i wzrost korzeni, nie są obecne w wolfii. „Ta roślina pozbyła się większości genów, których nie potrzebuje” - określił Todd Michael. „To tak, jakby ewoluowała, aby skupić się wyłącznie na niekontrolowanym, szybkim wzroście”.
Potencjał wolfii w badaniach nad biologią roślin
„Dane na temat genomu wolfii mogą dostarczyć ważnych informacji na temat wzajemnych zależności między tym, jak rośliny rozwijają swój plan budowy ciała, a tym, jak rosną” - powiedział badacz z
Howard Hughes Medical Institute i profesor, Joseph Ecker. Naukowiec ten jest również dyrektorem Laboratorium Analiz Genomowych Salka i współautorem artykułu. „Ta roślina może stać się nowym modelem laboratoryjnym do badania głównych cech funkcjonowania roślin, w tym wpływu genów na różne aktywności biologiczne”.
Wolfia a przyszłość optymalizacji roślin
Z kolei, jednym z celów laboratorium pod wodzą Tedda Michaela jest opracowanie metod tworzenia od podstaw nowych roślin. Naukowiec chciałby je zoptymalizować pod kątem określonych cech. Laboratorium jest pionierem ingerowania w zdolność roślin do magazynowania węgla z atmosfery w swoich korzeniach. Naukowcy ci chcą zoptymalizować rośliny, aby pomóc sprostać zagrożeniom związanym ze zmianami klimatu. Przytoczone dziś badanie, co ważne, poszerza wiedzę z zakresu podstawowej biologii roślin, a także oferuje potencjał w zakresie ulepszania upraw i rolnictwa. Tedd Michael planuje kontynuować badania nad wolfią, aby dowiedzieć się więcej o genomowej architekturze rozwoju roślin.
Komentarze
Prześlij komentarz
Zapraszamy do komentowania, każdą uwagą warto się podzielić