Cercetătorii dezleagă misterele creșterii și sănătății plantelor

publicat de Florin Mitrea
17 vizualizări
Plantula

Plantele, la fel ca toate celelalte organisme cunoscute, folosesc ADN-ul pentru a-și transmite trăsăturile la urmași. Genetica animalelor se concentrează adesea pe noțiunile de părinte și descendență, care, la plante, pot constitui o provocare, deoarece acestea pot fi hermafrodite, spre deosebire de animale.

Numeroase plante au caracteristici genetice unice care facilitează speciația, cum ar fi adaptarea la poliploidie. Plantele sunt speciale în sensul că ele pot sintetiza carbohidrații bogați în energie prin intermediul fotosintezei, proces care se desfășoară în cloroplaste. Cloroplastele au propriul lor ADN, ceea ce le permite să funcționeze cau un rezervor suplimentar de gene și diversitate genetică, dar și să creeze încă un strat de complexitate genetică, neîntâlnit la animale.

În ciuda dificultăților sale, cercetările din domeniul geneticii plantelor prezintă implicații economice semnificative. Multe plante de cultură pot fi modificate genetic pentru creșterea productivității și valorilor nutriționale, dar și pentru sporirea rezistenței la boli și dăunători.

Genele conțin toate instrucțiunile de care un organism are nevoie pentru a supraviețui, a se dezvolta și a se reproduce. Însă a identifica o genă și a înțelege care este rolul acesteia sunt două lucruri total diferite. Multe gene conțin instrucțiuni inexplicabile, iar funcțiile lor sunt necunoscute oamenilor de știință. Un studiu recent al cercetătorilor de la Universitatea din California – Riverside, Universitatea Princeton și Universitatea Stanford a dezvăluit funcțiile de sute de gene de la alge, dintre care unele se regăsesc și la plante. Aceste descoperiri vor ajuta la modificarea genetică a algelor în vederea producerii de biocombustibil și la obținerea unor soiuri de plante de cultură rezistente la climat.

Cercetătorii au efectuat teste care au generat milioane de seturi de date, utilizând alge mutante și metode automate. Astfel ei au reușit să identifice rolurile funcționale a sute de gene puțin studiate. Aceste gene îndeplinesc roluri în fotosinteză, refacerea ADN-ului, răspunsul la stresul termic, răspunsul la toxicitate sau la invazia algelor.

Câteva dintre genele pe care le-au descoperit la alge au omoloage în plante cu aceleași roluri, ceea ce indică faptul că datele de la alge pot ajuta oamenii de știință să înțeleagă cum funcționează acele gene și în plante.

Abordările automatizate în analizarea rapidă  a mii de mutații sunt utilizate pentru a înțelege funcțiile genelor la scara întregului genom la modele cum sunt drojdiile sau bacteriile. Însă aceste metode nu funcționează bine la plantele de cultură, datorită dimensiunii lor mai mari și dificultății de analizare a mii de plante.

Prin urmare, cercetătorii au utilizat o metodă automată (un robot) pentru a genera 65.000 de mutații ale algei verzi unicelulare Chlamydomonas reinhardtii, care este înrudită îndeaproape cu plantele și este ușor de modificat genetic. Oamenii de știință au expus mutanții la 121 de tratamente diferite, fapt care a dus la un set de date cu 16,8 milioane de intrări. Fiecare mutant a avut un cod de bare ADN unic, pe care echipa l-a putut citi pentru a vedea cum s-a comportat mutantul în condiții specifice de stres.

Cercetătorii au descoperit noi funcții la sute de gene. De exemplu, ei au observat că o genă întâlnită pe larg la numeroase organisme pluricelulare ajută la repararea ADN-ului afectat. Alte 38 de gene, atunci când sunt perturbate, creează probleme cu utilizarea energiei luminii solare, fapt care sugerează că aceste gene joacă anumite roluri în fotosinteză.

Un alt grup de gene a ajutat algele să proceseze dioxidul de carbon – o a doua etapă esențială a fotosintezei. Alte gene au afectat cilii utilizați de alge pentru a înota. Această descoperire ar putea duce la o mai bună înțelegere a unor cancere umane de plămâni și esofag, care ar putea fi parțial cauzate de deficiențele din motilitatea cililor.

Un cluster de gene nou descoperit protejează algele de toxinele care inhibă creșterea citoscheletului. Aceste gene sunt prezente și la plante, ceea ce ar putea ajuta oamenii de știință să obțină plante care cresc bine în anumite soluri contaminate.

Multe dintre funcțiile genetice de la alge s-au păstrat și la plante. Această informație poate fi utilizată pentru obținerea unor plante mai tolerante la stresul termic sau pentru a îmbunătăți fotosinteza.

O mai bună înțelegere a geneticii algelor va îmbunătăți, de asemenea, strategiile de producere a biocombustibililor.

Sursa: SciTechDaily

Din aceeași categorie

© 2022  Florin Mitrea – WordPress Theme Designed and Developed by PenciDesign

Acest site folosește cookies pentru a îmbunătăți experiența de navigare. Acceptă Detalii