寄生蟲控制寄主植物基因
Dodder是一種寄生植物,每年對美國和世界范圍內(nèi)的作物造成嚴重破壞,可以使宿主植物中的基因表達沉默,從而獲得水和養(yǎng)分。這種跨物種基因調(diào)控,包括有助于寄主植物防御寄生蟲的基因,從未在寄生植物中看到過。了解該系統(tǒng)可以為研究人員提供一種方法來設(shè)計植物對寄生蟲的抵抗力。描述包括賓夕法尼亞州立大學和弗吉尼亞理工大學科學家在內(nèi)的團隊研究的論文將于2018年1月4日出版在“ 自然 ”雜志上。
賓夕法尼亞州立大學生物學教授,該論文的作者Michael J. Axtell說:“D絲子是一種專性寄生蟲,意味著它不能獨立生存。” “與通過光合作用獲得能量的大多數(shù)植物不同,d絲子通過使用稱為haustoria的結(jié)構(gòu)將自身連接到宿主血管系統(tǒng)來吸走水和來自其他植物的營養(yǎng)物。我們能夠證明,除了從飼料中流入d絲子的營養(yǎng)素之外。宿主植物通過haustoria,dodder將microRNA傳遞到宿主植物中,以非常直接的方式調(diào)節(jié)宿主基因的表達。“
微小RNA是非常短的核酸 - DNA和RNA的材料 - 可以與編碼蛋白質(zhì)的信使RNA結(jié)合。microRNA與信使RNA的結(jié)合阻止了蛋白質(zhì)的產(chǎn)生,無論是通過直接阻斷該過程還是通過觸發(fā)將信使RNA切割成較小片段的其他蛋白質(zhì)。重要的是,信使RNA的小殘余物可以像其他microRNA一樣起作用,與信使RNA的其他拷貝結(jié)合,導致進一步的基因沉默。弗吉尼亞理工大學的植物病理學,生理學和雜草科學教授,該論文的另一位作者詹姆斯·韋斯特伍德說:“當它與宿主植物接觸時,Dodder似乎開啟了這些microRNA的表達。” “真正有趣的是,microRNA特異性地靶向參與植物防御寄生蟲的宿主基因。”
當植物受到寄生蟲的攻擊時,它會啟動許多防御機制。在這些機制中的一種,類似于切割后的血液凝固,植物產(chǎn)生蛋白質(zhì),其將營養(yǎng)物流凝結(jié)到寄生蟲的部位。來自d絲子的microRNA靶向編碼該蛋白質(zhì)的信使RNA,然后有助于維持寄生蟲的營養(yǎng)物質(zhì)自由流動。編碼這種凝血蛋白的基因在許多植物物種中具有非常相似的序列,并且研究人員表明,來自d絲子的microRNA靶向基因序列的區(qū)域,這些區(qū)域是植物中最高度保守的。因此,d絲子可能使這種凝血蛋白沉默,從而寄生在各種各樣的植物物種中。
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