Эволюционный успех наземных растений во многом был обеспечен симбиозом с почвенными грибами и бактериями, которые снабжают растение соединениями азота и фосфора, получая взамен питательные вещества, образуемые растением входе фотосинтеза.
Самым древним вариантом такого симбиоза, по-видимому, является микориза, известная в двух основных вариантах: более простая эктомикориза (гриб не проникает внутрь растительных клеток) и эндомикориза, или арбускулярная микориза(АМ) (см. рис. 2.3), при которой гифы гриба врастают внутрь клеток корня. Судя по палеонтологическим данным, АМ существовала уже 450млн лет назад, в ордовикском периоде. О ее древности свидетельствует также ее широкое распространение во всех группах наземных растений. Симбиотические отношения с азотфиксирующими бактериями (к которым относятся ризобии и актинобактерии) тоже, скорее всего, имеют очень древнюю историю, однако в большинстве случаев речь идет о внеклеточных бактериальных симбионтах. Только некоторые покрытосеменные (цветковые) растения сравнительно недавно научились культивировать бактерии внутри клеток своих корней, в особых органах— клубеньках. Клубеньковые симбиозы бывают двух типов: 1)симбиоз бобовых с ризобиями (бактерии из группы альфапротеобактерий) (СБР), 2) актинориза (АР)— симбиоз с актинобактериями рода Frankia. Актинобактерии образуют мицелиальные структуры наподобие грибов; раньше их относили к грибам и называли актиномицетами. Клубеньковые симбиозы встречаются только в четырех группах (порядках) покрытосеменных: у бобовых (Fabales), розовых (Rosales), тыквенных (Cucurbitales) и буковых (Fagales), причем не у всех, а только участи представителей. Недавно на основе молекулярно-генетических данных было установлено, что эти четыре отряда представляют собой монофилетическую кладу, то есть группу, происходящую от единого общего предка. Было высказано предположение, что у общего предка этой группы произошли какие-то генетические изменения, обусловившие принципиальную возможность развития клубенькового симбиоза того или иного типа. Одни представители группы впоследствии воспользовались этой возможностью, другие нет. Симбиоз бобовых с ризобиями (СБР) изучен гораздо лучше, чем актинориза (АР). Удалось выявить связь между СБР и АМ: оказалось, что по меньшей мере семь генов задействованы в обоих симбиозах. Эти гены получили название "общих генов симбиоза" (common symbiosis genes). На этом основании было высказано предположение, что при становлении СБР была использована древняя генетическая программа, сложившаяся изначально для обслуживания внутриклеточного симбиоза с грибами(АМ). Однако какие именно изменения были внесены в эту программу, до сих пор оставалось не ясным.
И вот наконец британским и германским биологам удалось обнаружить одно существенное генетическое различие между "клубеньковыми" и "бесклубеньковыми" цветковыми растениями. Ученые проанализировали строение белков, кодируемых "общими генами симбиоза", у разных групп цветковых растений. Оказалось, что большинство этих белков имеют практически одинаковую ("консервативную") структуру у всех цветковых. И только один из них оказался вариабельным. Белок этот называется SYMRK (symbiosis receptor kinase). В чем именно состоит его функция, экспериментально не установлено, но многое можно сказать на основе анализа его доменной структуры (домен— функциональная часть или блок белковой молекулы, содержащий некий узнаваемый аминокислотный "мотив", по которому обычно можно судить о функции данного домена). У белка SMYRK есть, во-первых, трансмембранный домен, который, как видно из названия, располагается в толще клеточной мембраны. Внутриклеточная часть белка содержит домен протеин-киназы, функция которого состоит в переносе фосфата с АТФ на какой-нибудь белок (таким способом многие рецепторные белки передают полученный сигнал внутрь клетки, поскольку фосфорилирование белков оказывает радикальное влияние на их свойства— например, переводит их в активное состояние из неактивного). И трансмембранный домен, и домен протеин-киназы в этом белке примерно одинаковы у всех исследованных авторами видов цветковых растений. Основные различия сосредоточены во внеклеточной части белка, которая, несомненно, выполняет рецепторную функцию (улавливает какой-то химический сигнал). Исследователи выявили три основных варианта внеклеточной части белка SYMRK:
Статьи и публикации:
Дать определение понятию «экологическая система» и составить схему
биогеоценоза. Какие существуют виды экологических систем?
Экологическая система – единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т. п.), в котором живые и косные компоненты связаны между собой обменом вещества и энергии. Понятие экосис ...
Яблонный долгоносик (Anthonomus pomorum). (По И. В.
Васильеву.)
которая ее высасывает. Встречается несколько видов наездников, нападающих на личинок долгоносика. Иногда можно найти также и маленьких треугольной формы яркокрасных личинок клопа Anthocoris nemorum L., которые забираются в бутоны и высасы ...
Задачи и цели геномики. Взаимосвязь геномики и
протеомики
Задача геномики — установление полной генетической характеристики всей клетки — количества содержащихся в ней генов и их последовательности, количества нуклеотидов в каждом гене и их последовательности, определение функций каждого гена по ...