Ifølge en rapport offentliggjort i eLIFE, de forsvarsmekanismer, som planter bruger til at genkende og reagere på et almindeligt skadedyr, larven, udviklet sig fra et enkelt gen, der udviklede sig over millioner af år, rapporterer Phys.org portal.
En undersøgelse foretaget af videnskabsmænd fra Washington har vist, at nogle planter, såsom sojabønner, har mistet dette beskyttende gen over tid, men eksperter foreslår, at genindførelse af genet (gennem avl, genteknologi) kan hjælpe med at beskytte afgrøden mod afgrødesvigt.
En plantes sundhedstilstand afhænger af immunsystemet det arver. I planter betyder det, at man arver visse typer af mønstergenkendelsesreceptorer, der kan detektere forskellige patogener og peptider og udløse et passende immunrespons.
At arve de rigtige typer af mønstergenkendelsesreceptorer kan give planter mulighed for at genkende trusler og klare sygdomme og skadedyr.
For at udfylde dette hul satte holdet sig for at identificere de vigtigste evolutionære begivenheder, der gjorde det muligt for planter at reagere på en fælles trussel: larven. Bælgplanter, herunder mungbønner og sortøjede ærter, var allerede kendt for at have en unik evne til at reagere på peptider produceret i larvernes mund, når de gnaver gennem planteblade.
Forskerne undersøgte genomerne af denne gruppe planter i detaljer for at se, om en fælles mønstergenkendelsesreceptor kaldet inceptinreceptoren (INR) har ændret sig over millioner af år og har fået eller mistet evnen til at genkende larver.
De fandt ud af, at et enkelt 28 millioner år gammelt receptorgen perfekt matcher planters immunrespons på larvepeptider. De fandt også ud af, at der blandt efterkommerne af de ældste planteforfædre, der først udviklede receptorgenet, er flere arter, der ikke kan reagere på larvepeptider, det vil sige, at de har mistet dette gen.
For at forstå, hvordan dette ældgamle gen fik evnen til at genkende nye peptider i moderne patogener, brugte holdet en teknik kaldet forfædres sekventering, hvor de kombinerede information fra alle moderne receptorer. gener til at forudsige den oprindelige sekvens ved 28 millioner år gammel. Denne forfædres receptor var i stand til at reagere på larvepeptider. En lidt ældre version med 16 ændringer i receptorsekvensen mislykkedes dog.
Dette genetisk historie, sammen med computermodeller, der viser, hvordan gamle og moderne receptorstrukturer kan have været forskellige, giver fingerpeg om, hvordan receptoren udviklede sig. Dette tyder på, at for mere end 32 millioner år siden blev en ny nøglegenindsættelse introduceret i genomet af en forfædreplante, efterfulgt af den hurtige udvikling af forskellige former for den nye receptor. En af disse former fik evnen til at reagere på larvepeptider, og denne nye evne deles nu af snesevis af efterkommere af bælgplanter.
I fremtiden håber forskerne at lære mere om de processer på genomniveau, der genererer ny receptordiversitet og identificerer endnu ukendte immunreceptorer i plantegrupper. Som flere og flere Med genomiske data ville sådanne tilgange identificere "manglende" receptorer, der er nyttige egenskaber til at genindføre i planter for at hjælpe med at beskytte afgrøder.