بر اساس گزارشی که در eLifeمکانیسمهای دفاعی که گیاهان برای شناسایی و واکنش به یک آفت معمولی، کرم، از یک ژن منفرد که طی میلیونها سال تکامل یافته است، استفاده میکنند. پورتال Phys.org.
مطالعه دانشمندان واشنگتن نشان داده است که برخی از گیاهان، مانند سویا، این ژن محافظ را در طول زمان از دست داده اند، اما کارشناسان پیشنهاد می کنند که معرفی مجدد این ژن (از طریق اصلاح نژاد، مهندسی ژنتیک) ممکن است به محافظت از محصول در برابر شکست محصول کمک کند.
وضعیت سلامت یک گیاه به این بستگی دارد سیستم ایمنی که به ارث می برد. در گیاهان، این به معنای به ارث بردن انواع خاصی از گیرنده های تشخیص الگو است که می توانند پاتوژن ها و پپتیدهای مختلف را شناسایی کرده و پاسخ ایمنی مناسب را تحریک کنند.
به ارث بردن انواع مناسب گیرنده های تشخیص الگو می تواند به گیاهان اجازه دهد تا تهدیدات را تشخیص دهند و با بیماری ها و آفات مقابله کنند.
برای پر کردن این شکاف، تیم تصمیم گرفت تا رویدادهای تکاملی کلیدی را شناسایی کند که به گیاهان اجازه میدهد به یک تهدید رایج واکنش نشان دهند: کاترپیلار. گونههای حبوبات، از جمله ماش و نخود سیاه، قبلاً شناخته شده بودند که توانایی منحصربهفردی در پاسخ به پپتیدهای تولید شده در دهان کرمها دارند که از طریق برگهای گیاه میجوند.
دانشمندان ژنوم این گروه از گیاهان را به طور دقیق مورد مطالعه قرار دادند تا ببینند آیا گیرنده تشخیص الگوی رایج به نام گیرنده اینسپتین (INR) طی میلیونها سال تغییر کرده و توانایی تشخیص کرمها را به دست آورده یا از دست داده است.
آنها دریافتند که یک ژن گیرنده 28 میلیون ساله کاملاً با پاسخ ایمنی گیاهان به پپتیدهای کاترپیلار مطابقت دارد. آنها همچنین دریافتند که در میان نوادگان قدیمی ترین اجداد گیاهی که برای اولین بار ژن گیرنده را توسعه دادند، گونه های مختلفی وجود دارد که نمی توانند به پپتیدهای کاترپیلار پاسخ دهند، یعنی این ژن را از دست داده اند.
برای درک اینکه چگونه این ژن باستانی توانایی تشخیص پپتیدهای جدید در پاتوژن های مدرن را به دست آورد، این تیم از تکنیکی به نام توالی یابی اجدادی استفاده کردند که در آن اطلاعات همه گیرنده های مدرن را ترکیب کردند. ژن ها برای پیش بینی توالی اصلی در 28 میلیون سال سن. این گیرنده اجدادی قادر بود به پپتیدهای کاترپیلار پاسخ دهد. با این حال، نسخه کمی قدیمی تر با 16 تغییر در توالی گیرنده شکست خورد.
این تاریخچه ژنتیکی، همراه با مدلهای کامپیوتری که نشان میدهد چگونه ساختار گیرندههای باستانی و مدرن ممکن است متفاوت بوده باشند، سرنخهایی از چگونگی تکامل گیرنده ارائه میدهند. این نشان می دهد که بیش از 32 میلیون سال پیش، یک درج ژن جدید کلیدی به ژنوم یک گیاه اجدادی وارد شد و به دنبال آن تکامل سریع اشکال متنوع گیرنده جدید صورت گرفت. یکی از این اشکال توانایی پاسخ دادن به پپتیدهای کاترپیلار را به دست آورد، و این توانایی جدید اکنون بین ده ها گونه از نسل حبوبات مشترک است.
در آینده، دانشمندان امیدوارند در مورد فرآیندهای سطح ژنومی که تنوع گیرندههای جدید ایجاد میکنند و گیرندههای ایمنی هنوز ناشناخته در گروههای گیاهی را شناسایی کنند، بیشتر بیاموزند. بیشتر و بیشتر با دادههای ژنومی، چنین رویکردهایی میتوانند گیرندههای «از دست رفته» را شناسایی کنند که صفات مفیدی برای بازگرداندن به گیاهان برای کمک به محافظت از محصولات هستند.