Биология » Биологическая сущность микоризы » Генно-инженерные эксперименты арбускулярной микоризы

Генно-инженерные эксперименты арбускулярной микоризы
Страница 2

1) "длинный вариант", характерный для растений, образующих клубеньки, а также ближайших их родственников;

2) "средний вариант", характерный для более дальних двудольных родственников "клубеньковых" растений;

3) "короткий вариант" характерный для однодольных (риса и кукурузы) .

Клубеньки любого типа (СБР или АР) встречаются только у обладателей "длинного" варианта гена SYMRK. Арбускулярная микориза (АМ) встречается у обладателей всех трех вариантов гена (рис. 2.1).

Структура гена SYMRK и типы внутриклеточного корневого симбиоза у цветковых растений. Слева — эволюционное древо цветковых. Серым прямоугольником обозначены четыре порядка, у представителей которых встречаются клубеньковые симбиозы (АР или СБР). В овальные рамки заключены родовые названия растений, у которых анализировалась структура гена. Черным цветом выделены растения, образующие АМ и АР, серым — АМ и СБР, белым — только АМ. Схематичные рисунки изображают три типа внутриклеточного симбиоза: AR = АР, RLS = СБР, AM = АМ. Три длинных горизонтальных прямоугольника отображают структуру гена SYMRK. Буквами обозначены домены: NEC, LRR — предполагаемые рецепторные (внеклеточные) домены; TM — трансмембранный домен; PK — протеин-киназный (внутриклеточный) домен. (Рис. из обсуждаемой статьи в PLoS Biology)

Рис. 2.1. Структура гена SYMRK и типы внутриклеточного корневого симбиоза у цветковых растений. Слева— эволюционное древо цветковых. Серым прямоугольником обозначены четыре порядка, у представителей которых встречаются клубеньковые симбиозы (АР или СБР). В овальные рамки заключены родовые названия растений, у которых анализировалась структура гена. цветом выделены растения, образующие АМ и АР, серым— АМ и СБР, белым— только АМ. Схематичные рисунки изображают три типа внутриклеточного симбиоза: AR=АР, RLS=СБР, AM=АМ. Три длинных горизонтальных прямоугольника отображают структуру гена SYMRK. Буквами обозначены домены: NEC, LRR— предполагаемые рецепторные (внеклеточные) домены; TM— трансмембранный домен; PK— протеин-киназный (внутриклеточный) домен. (Рис. из обсуждаемой статьи вPLoS Biology )

Обнаружив эту закономерность, авторы, естественно, предположили, что приобретение "длинного" варианта SYMRK и было тем самым ключевым событием, которое создало необходимые предпосылки для развития клубеньковых симбиозов с бактериями— причем "генетическая программа" клубенькового симбиоза представляет собой модификацию "генетической программы" арбускулярной микоризы. Чтобы подтвердить или опровергнуть это предположение, ученые провели серию генно-инженерных экспериментов.

Растение Datisca glomerata (фото с сайта bornnaturalist.org)

Рис. 2.2. Растение Datisca glomerata (Katharina Markmann, 2008)

Первый эксперимент показал, что ген SYMRK необходим не только для АМ и СБР (что было известно и ранее), но и для АР. Ученые отключили ген SYMRK у растения Datisca glomerata, корни которого в норме образуют АМ и АР (рис. 2.2). результате растение практически полностью утратило способность к формированию обоих симбиозов— и с грибом, и с актинобактерией Frankia. Тем самым впервые удалось показать, что ген SYMRK необходим для всех трех типов внутриклеточного симбиоза: АМ, СБР и АР. Стало ясно, что АР имеет, скорее всего, примерно ту же генетическую "основу", что и СБР ( ранее о генетики АР не было известно практически ничего).

Второй эксперимент показал, что ген SYMRK не служит для распознавания конкретных бактерий-симбионтов. Бобовое растение лядвенец японский (Lotus japonicus) образует СБР с бактерией Mesorhizobium loti, алюцерна (Medicago truncatula)— с бактерией Sinorhizobium melioti. Мутантной люцерне, имеющей "испорченный" ген SYMRK и не способной формировать ни АМ, ни СБР, пересадили "здоровый" ген SYMRK от лядвенца. Эта операция полностью восстановила способность люцерны образовывать оба типа симбиоза. При этом трансгенная люцерна стала образовывать СБР со "своей" исконной бактерией Sinorhizobium, а вовсе не с Mesorhizobium. Таким образом, SYMRK не отвечает за распознавание и выбор бактериального симбионта, а только за общую способность формировать внутриклеточный симбиоз с бактериями. Распознавание осуществляется другими белками, какими именно— пока не установлено.

Страницы: 1 2 3 4

Статьи и публикации:

Размножение, рост и индивидуальное развитие организмов
Размножение — это свойство организмов производить потомство или способность организмов к самовоспроизведению. Являясь важнейшим свойством живого, размножение обеспечивает непрерывность жизни, продолжение видов Процесс размножения исключи ...

Половые органы
В процессе эволюции организм приспособился к воспроизведе­нию подобного себе потомства. Этому способствовали два вида спе­циальных половых желез, которые более всего определили так на­зываемое половое различие организмов. Особенность желе ...

Актуальность
В настоящее время одной из наиболее актуальных проблем фундаментальной и клинической иммунологии является изучение врожденного иммунитета. Врожденный иммунитет является первой линией защиты организма от патогенов. Он реализуется через кле ...

Разделы