New Phytologist: Растения изобрели защиту от мутаций

Без растительных митохондрий и хлоропластов человек долго бы не протянул. Эти важнейшие отделы растительных клеток, как известно, улавливают солнечный свет и питают растения энергией — и, в конечном счете, обеспечивают нас всеми продуктами питания.

Но есть проблема: митохондрии и хлоропласты хранят инструкции для своих строительных блоков в собственной «органельной» ДНК или оДНК, а она может мутировать.

Легкие последствия этого можно наблюдать на примере некоторых «пестрых» растений, у которых листья обесцвечиваются и теряют способность к фотосинтезу. Красиво для сада, но не для урожая.

Как растениям избежать накопления мутационных повреждений с течением времени?

Совместная работа Бергенского университета и Университета штата Колорадо пролила новый свет на этот вопрос.

Как ни удивительно, ответ на этот вопрос частично заключается в использовании случайности.

Достижение разнообразия с помощью случайности

Если растение наследует некоторое количество мутаций от матери и передает их каждому из своих потомков, то мутации неизбежно будут накапливаться в течение нескольких поколений, и потомки растения будут вымирать. Вместо этого растения распределяют унаследованные повреждения таким образом, что если одни потомки, к сожалению, наследуют большое количество мутаций, то другие — гораздо меньшее. Этот процесс, происходящий и у животных (включая человека), называется сегрегацией. Он основан на том, что растение генерирует случайные различия между своими потомками.

Известно, что у человека процесс сегрегации протекает очень быстро и оказывает большое влияние на наследование генетических заболеваний человека, — говорит Дэн Слоан, руководитель исследовательской группы из Колорадо.

Примечательно, что мы обнаружили, что у растений этот процесс происходит еще быстрее.

Последствия для сельского хозяйства

Наша работа действительно интересна, поскольку до сих пор у нас было очень мало информации о том, как эти мутации ведут себя в растениях, — добавила Аманда Броз, первый автор исследования.

В последнее время ученые, занимающиеся сельским хозяйством, заинтересованы в изучении вариаций в оДНК, поскольку митохондрии и хлоропласты играют важнейшую роль в росте и урожайности растений, и наши результаты — хорошая новость для селекционеров, желающих внедрить новые полезные мутации.

Чтобы понять процесс сегрегации оДНК, команда создала растения, унаследовавшие высокий уровень мутаций, и проследила, как эти мутации распределяются по растению с течением времени. Затем с помощью математического и статистического моделирования эти экспериментальные наблюдения были переведены в теорию, описывающую, как растение случайным образом распределяет унаследованные повреждения.

Они обнаружили, что комбинация процессов — случайное распределение оДНК при делении клеток и случайная перезапись одних молекул оДНК другими — может объяснить все наблюдения за сегрегацией растений во времени и от материнских к дочерним. Они также нашли некоторую поддержку идее о том, что растения «откладывают» некоторые клетки в начале своей жизни, которые в конечном итоге будут отвечать за производство следующего поколения — идея, которая в настоящее время активно обсуждается в науке о растениях.

Я много лет мечтал изучить этот процесс, — сказал Иэн Джонстон, автор-корреспондент и руководитель группы исследователей из Бергена.

Именно сочетание новых прекрасных линий растений, детальных экспериментов и современных математических и статистических методов позволило это сделать.

Полученные группой результаты подтверждают недавние теории о том, как многие другие формы жизни поддерживают свои электростанции, и могут стать шагом к манипулированию оДНК в растениях — важному аспекту селекции и повышения урожайности.

06.11.2023


Подписаться в Telegram



Биосфера

Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки

Бурые медведи, добывающие пищу на полуост...

Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак

Крошечный корень растения толщиной не бол...

Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый

Козы могут отличить счастливого человека от&nb...

Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса

Всем живым существам необходим сон. Когда люди...

Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом
Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом

Новое исследование, проведенное под руков...

Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции
Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции

Исследование, проведенное под руководство...

Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом
Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом

Возможно, вы знаете дрожжи как орган...

Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini
Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini

Международному научному коллективу, состоящему...

Science: Как морские улитки перешли от откладывания яиц к живорождению
Science: Как морские улитки перешли от откладывания яиц к живорождению

Яйцо действительно появилось первым. Откладыва...

Nature Microbiology: Ученые раскрыли тайну хищных бактерий
Nature Microbiology: Ученые раскрыли тайну хищных бактерий

Как природные антимикробные хищные бактерии сп...

Carbohydrate Polymers: Культурная ламинария теперь может быть не хуже дикороса
Carbohydrate Polymers: Культурная ламинария теперь может быть не хуже дикороса

Норвегия экспортирует продукцию, полученную из...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса