СуперСадовод
  • Тайна адаптации растений к окружающей среде раскрыта

    07.03.2013

    Тайна адаптации растении к окружающей среде раскрытаУченые из Института биологических исследований Солка обнаружили модели эпигеномного разнообразия, которые не только позволяют растениям адаптироваться к различной среде, но также могут принести пользу для растениеводства и изучения заболеваний человека.

    Результаты исследования, опубликованные 6 марта в журнале «Nature», показывают, что помимо генетического разнообразия, обнаруженная у растений по всему миру эпигеномная модель варьируется так же, как и условия, в которых произрастают все эти растения.

    Эпигеномика изучает структуру химических маркеров, которые служат в качестве регуляторного слоя последовательности ДНК.

    Другими словами, в зависимости от того, где произрастают те или иные растения, эпигеномные различия позволяют им быстро адаптироваться к окружающей среде.

    Эпигеномные модификации изменяют экспрессию генов без изменения букв, из которых состоит алфавит ДНК (A-T-C-G).

    Эти модификации обеспечивают клетки ещё одним инструментом для точной настройки, так же как гены контролируют клеточные механизмы. Подобные изменения характерны не только для растений, но и для людей.

    Мы изучили растения, собранные со всего мира, и обнаружили, что их эпигеномы удивительно различаются, – рассказывает старший автор исследования Джозеф Р. Экер, профессор НИИ биологии Солка и глава Международного совета Солка по генетики.

    Этот дополнительный механизм разнообразия позволяет растениям быстро адаптироваться к самой различной среде без каких-либо генетических изменений в ДНК, которые обычно требуют очень много времени.

    Понимание эпигеномных изменений у растений даёт учёным возможность манипулировать ими для достижения самых разных целей, в том числе создания биотоплива и культур, которые могут выдерживать суровые испытания, например, засуху.

    Знание об эпигеномных изменениях у окультуренных растений могу помочь фермерам и садоводам определится с тем, что выращивать и для каких целей.

    Кроме того, это открытие окажет огромное влияние на определение растений, которые могут выживать при определенных условиях и адаптироваться к экологическому стрессу, поясняет профессор Эккер.

    Используя метод MethylC-Seq, разработанный Экером для картирования изменений эпигенома, исследователи проанализировали метилированные модели Резуховидки Таля, скромного сорняка, который играет для биологии растений ту же роль, что и лабораторные мыши для биологии животных.

    Растения для исследования были из различных климатических условий северного полушария, от Европы до Азии и от Швеции до островов Кабо-Верде.

    Команда профессора Экера исследовала геномы и метиломы резуховидки, и соответственно, модели её генетического и эпигеномного кодов.

    Это исследование стало первым шагом на пути к пониманию влияния эпигенетических изменений на физические характеристики растений и их способность адаптироваться к окружающей среде.

    Мы ожидали увидеть вариации моделей метилирования между группами растений, собранных со всего земного шара, – рассказывает соавтор исследования Роберт Дж. Шмитц, научный сотрудник лаборатории Экера.

    Однако количество таких вариаций значительно превысило все пределы, которые мы только могли представить.

    На основе анализа полученных моделей, команда профессора Экера смогла определить их влияние на активность генов в геноме растений.

    Ученые знают, что метилирование может отключить гены, но в отличие от мутаций ДНК, метилирование – это обратимый процесс, который даёт растениям возможность временно активировать необходимые гены.

    Идентификация генов, регулирующихся эпигенетически, значительно сузила число потенциальных кандидатов, которые важны для адаптации к окружающей среде.

    Приостановка метилирования происходит и у людей – и это имеет значение для лечения рака, отличительной чертой которого является «выключение» генов-супрессоров опухолей.

    Если эти гены выключены эпигеномом, они потенциально могут быть снова включены при помощи удаления метилирования ДНК, – поясняет ещё один соавтор исследования Мэтью Шульц, аспирант лаборатории профессора Экера.

    Понимание того, как эти метилированные варианты образуются в дикой природе, поможет нам усовершенствовать технику работы с эпигеномами.

    Следующей целью команды профессора Экера является изучение того, как вариации метилирования влияют на черты растений.
    Они планируют изучить обусловленные стрессом изменения эпигеномна, и то, какие изменения являются наиболее важными для растений.



  • Нравится
    Оставьте Ваш комментарий

    Пожалуйста напишите комментарий



    Яндекс.Метрика