Прививаемые растения обмениваются молекулярными инструкциями

13.06.2011 Наука и жизнь

По окончании прививки подвой и привой шлют друг другу огромное количество молекулярных «писем», каковые по-новому настраивают активность растительных генов.

Прививку в садоводстве применяют много веков: уже в старом Китае люди знали, что в случае если к стеблю либо стволу одного растения (подвой) привить побег другого растения (привой), то возможно взять дерево либо куст с новыми, лучшими особенностями, чем у привоя и подвоя по отдельности. Другими словами в случае если культурный сорт, у которого, к примеру, вкусные плоды, но что неустойчив к заболеваниям, привить к дикому, у которого плоды невкусные, но что устойчив к климатическим неприятностям и инфекциям, то позже побеги с для того чтобы гибрида будут объединять в себе экологическую неприхотливость с вкусными плодами.

В таком виде всё выглядит легко, но в действительности прививка – сверхсложный процесс, сродни мастерству. И мы до сих пор не в полной мере понимаем, как, фактически, получается так, что показатели различных растений объединяются по окончании прививки.

Персиковое дерево с привоем. (Фото Joel Ignacio / Flickr.com.) Ткани различных растений Arabidopsis thaliana в месте прививки, клетки одного генотипа окрашены красным, другого – жёлтым. (Фото Charles Melnyk / University of Cambridge.)‹ ›

Прививаемые растения обмениваются молекулярными инструкциями

Возможно предположить – что будет, предположительно, единственным разумным предположением – что генетический материал подвоя и привоя воздействуют друг на друга. Гены зашифрованы в ДНК, но сама ДНК между растениями не бегает, роль агента влияния делают особенные регуляторные молекулы РНК.

Как продемонстрировали в собственных опытах исследователи из Университета биологических изучений Солка, маленькие молекулы РНК приходят из привоя в подвой (и обратно), стимулируя метилирование некоторых участков ДНК, по окончании чего эти участки делаются неактивными. Всё обрисованное именуется эпигенетической регуляцией генетической активности, и тут, пожалуй, направляться напомнить, в чём смысле метилирования и что такое регуляторные РНК.

В то время, когда к азотистым основаниям, из которых состоит ДНК, особыми ферментами присоединяются химические метильные группы, то такое место оказывается недоступным для других белков, каковые считывают с ДНК генетическую данные и синтезируют на ней информационную РНК – молекулу-посредника, на которой происходит синтез белка. (Соответственно, деметилирование ведет к противоположному результату – к активации гена.) Что же до регуляторных РНК, то они также синтезируются на собственных участках ДНК, но в них нет никакой информации о протеиновых молекулах. Но такие РНК смогут руководить активностью вторых генов, и один из способов вмешательства в генетическую активность – сотрудничество с аппаратом метилирования: регуляторные малые РНК показывают ему, какой участок ДНК необходимо отключить. Все эти эпигенетические процессы (другими словами происходящие поверх фактически генетической информации) употребляются живыми организмами очень обширно, и вот, как выяснилось, подвоя и взаимоотношения привоя без них также не обходятся.

В ранних опытах удалось продемонстрировать, что влияние регуляторных РНК от привоя проявляется на трёх забранных для примера участках ДНК подвоя. Новую серию опытов Джозеф Экер (Joseph R. направляться) и его сотрудники затеяли чтобы более-менее количественно оценить масштаб феномена. Исследователи применяли три варианта растений Arabidopsis thaliana: два были простыми дикорастущими разновидностями, а третий – мутант, что не имел возможности синтезировать никаких регуляторных РНК и в котором возможно было совершенно верно оценить присутствие чужих молекул.

Как пишут авторы работы в PNAS, эпигенетическое влияние при прививке распространялось на тысячи участков ДНК; от растения к растению шёл целый вал молекулярных «писем». Причём большинство руководств касалась тех территорий генома, где сидели так именуемые мобильные генетические элементы – транспозоны. Так именуют особенные последовательности, владеющие свойством к самокопированию в пределах генома – они распространяются по всей ДНК и смогут нарушить работу ответственных генов, приходя в том направлении, куда их не просят.

Растения, если сравнивать с животными, к транспозонам относятся терпимее, переносят их присутствие довольно легко, но и у них мобильные генетические элементы способны дестабилизировать геном и тем самым уменьшить устойчивость к заразам, снизить плодовитость и т. д. Так что масса регуляторных РНК, каковые, придя на новое место, «натравливают» на транспозонную ДНК метилирующий аппарат и, так, инактивируют транспозоны, выясняются весьма кстати. Не смотря на то, что нельзя исключать, что прививка сопровождается и другими молекулярно-генетическими «бонусами». Остаётся лишь подивиться, до чего же сложные процессы происходят в растениях на протяжении данной процедуры, которую агротехники и садоводы проделывали с давних пор.

Что же до каких-то характерных внешних проявлений подвоя и эпигенетического взаимовлияния привоя, то на данный момент ничего для того чтобы подметить не удалось, да и на генетическом уровне больших трансформаций не было (в случае если сказать о чём-то, кроме транспозонов). Авторы работы считают, что обстоятельством тому – маленькая сложность генома A. thaliana, на котором ставили испытания, и что на растениях, более богатых генетически (к примеру, на помидорах), эффект от обмена эпигенетическими письмами будет очевидно заметен. И, кто знает, может, в будущем, определив всю молекулярную подноготную прививки, возможно будет многократно расширить её эффективность.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

NOVA


Похожие статьи, которые вам понравятся: