Odkrycie, które może wstrząsnąć genetyką roślin: naukowcy ujawnili, dlaczego krzyżowanie odmian czasem kończy się katastrofą!
Naukowcy z KAIST we współpracy z National University of Singapore oraz Uniwersytetem Oksfordzkim dokonali przełomowego odkrycia w dziedzinie genetyki roślin. Dzięki zastosowaniu zaawansowanej mikroskopii krioelektronowej (Cryo-EM) udało im się szczegółowo zobrazować strukturę i funkcję białka DM3, które jest kluczowym elementem odpowiedzi immunologicznej roślin. Okazało się, że w pewnych sytuacjach to właśnie DM3 może stać się źródłem problemów, prowadząc do tzw. autoimmunizacji roślin, czyli atakowania własnych komórek przez ich układ odpornościowy.
Odkrycie wyjaśnia, dlaczego w procesie krzyżowania roślin mogą pojawiać się poważne problemy, określane jako martwica hybryd. Badacze wykazali, że to nie funkcja enzymatyczna białka DM3, lecz zaburzenia w sposobie, w jaki wiąże się ono z innymi białkami, prowadzą do uruchomienia nieprawidłowej odpowiedzi immunologicznej. Taka reakcja może skutecznie zablokować prawidłowy rozwój mieszańców i w skrajnych przypadkach doprowadzić do ich obumarcia.
W trakcie badań porównano dwa warianty białka DM3 – DM3Col-0 oraz DM3Hh-0. Pierwszy z nich tworzy stabilny kompleks z sześcioma innymi białkami i jest przez roślinę rozpoznawany jako całkowicie prawidłowy. Z kolei DM3Hh-0 cechuje się nieprawidłowym wiązaniem tych samych białek, co sprawia, że układ odpornościowy rośliny uznaje go za zagrożenie. W efekcie uruchamiany jest alarm immunologiczny, który prowadzi do autoimmunizacji i martwicy hybryd.
Badacze podkreślają, że odkrycie pokazuje, jak niezwykle czuły i wrażliwy jest układ odpornościowy roślin. Potrafi on nie tylko wykrywać zagrożenia pochodzące z zewnątrz, takie jak patogeny, lecz także reagować na wewnętrzne zmiany strukturalne w białkach. Oznacza to, że nawet drobne odchylenia powstałe podczas krzyżowania różnych odmian mogą stać się powodem całkowitej destabilizacji układu immunologicznego rośliny.
Rezultaty badań znacząco poszerzają wiedzę o mechanizmach odpowiedzialnych za genetyczną niezgodność w roślinach i rzucają nowe światło na procesy krzyżowania oraz ulepszania odmian. Eksperci liczą, że w przyszłości odkrycie to pozwoli lepiej kontrolować reakcje autoimmunizacyjne u roślin, co może przełożyć się na bardziej stabilną hodowlę i wyższe plony.
Źródło: KAIST
Czytaj też: Polscy badacze na tropie groźnych wirusów. Innowacyjne podejście do badań
Grafika tytułowa: Daniel Öberg / Unsplash
