اكتشاف جديد يمكنه تحسين إنتاجية المحاصيل ومكافحة الجوع العالمي. يمكن أن تلهم النتائج الجهود المبذولة لتحسين غلة المحاصيل ومكافحة الجوع في العالم.
يكشف عمل جديد بقيادة Kangmei Zhao و Sue Rhee من جامعة كارنيجي عن آلية جديدة يمكن للنباتات من خلالها تنشيط الدفاعات بسرعة ضد الالتهابات البكتيرية. هذا الفهم يمكن أن يلهم الجهود المبذولة لتحسين غلات المحاصيل ومكافحة الجوع في العالم.
وأوضح ري أن "فهم كيفية استجابة النباتات للبيئات المجهدة أمر بالغ الأهمية لتطوير استراتيجيات لحماية المحاصيل الغذائية والوقود الحيوي المهمة من تغير المناخ".
نشرت في موبايلي elife، عمل جديد من Zhao and Rhee ، جنبًا إلى جنب مع Benjamin Jin من جامعة كارنيجي و Deze Kong و Christina Smolke من جامعة ستانفورد ، بحثوا في كيفية تنشيط إنتاج مركب دفاع نباتي يسمى camalexin على المستوى الجيني.
أوضح تشاو: "نظرًا لأن النباتات تنمو في مكان ثابت ، فإنها لا تستطيع الهروب من الحيوانات المفترسة أو مسببات الأمراض". "وبدلاً من ذلك ، فقد تطورت لإنتاج مركبات تساعدها على محاربة الغزاة ، من بين وظائف أخرى."
يتم تصنيع الكماليكسين ، مثله مثل نواتج الأيض النباتية الأخرى ، بواسطة بروتينات عاملة متخصصة تسمى الإنزيمات التي تؤدي العديد من المهام الوظيفية للخلية. عندما يكون النبات تحت ضغط بيئي ، فإنه ينشط الجينات التي تشفر هذه الإنزيمات. شرع الباحثون في توضيح كيف يمكن لخلية نباتية أن تشعل خط الإنتاج بسرعة وتستجيب للظروف أو التهديدات الخارجية في الوقت المناسب.
تقوم المادة الوراثية للخلية بترميز الوصفات اللازمة لصنع هذه الإنزيمات المنتجة للكاماليكسين وجميع البروتينات التي يمكن أن تحتاجها الخلية لأداء وظائفها الضرورية في ظل مجموعة متنوعة من الظروف في كل مرحلة من مراحل حياتها. هذا كثير من المعلومات. وهذا هو سبب أهمية تنظيم الشفرة الجينية في الخلية.
قال ري: "تخيل أن جينوم الخلية عبارة عن مكتبة ضخمة وكل جين عبارة عن كتاب ، وكل كروموسوم يمثل رفًا كبيرًا للغاية". "تمتلك الخلية آليات مختلفة للعثور بسرعة على الجين الذي تحتاجه في هذه المجموعة الواسعة من المعلومات بحيث يمكن نسخها وترجمتها لصنع البروتين المشفر والاستجابة للظروف البيئية ، بما في ذلك التهديدات والإجهاد."
تتضمن هذه الاستراتيجيات إضافة أو إزالة العلامات أو العلامات في عبوات جميع الجينات والمواد المرتبطة بها - تسمى مجتمعة الكروماتين - والتي يمكن أن تعزز أو تمنع التعبير عن جينات معينة. في بعض الأحيان ، توجد كل من العناصر المنشطة والقمعية في وقت واحد ، وهي ظاهرة تسمى الكروماتين الثنائي التكافؤ.
تمكن Zhao و Rhee وزملاؤهم من توضيح وجود نوع لم يسبق له مثيل من الكروماتين ثنائي التكافؤ - أطلقوا عليه اسم kairostat ، من الكلمة اليونانية "kairos" ، والتي تعني في اللحظة المناسبة ، و "stat" ، بمعنى الجهاز - الذي يحافظ على مسار التخليق الحيوي للكاماليكسين غير نشط حتى ظهور إشارة مسببة للأمراض. تشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن كلا العنصرين ضروريان للتحكم في التوقيت المناسب لاستجابة النبات للإجهاد الخارجي.
"Camalexin ومركبات الدفاع الأخرى غالبًا ما تكون باهظة الثمن وسامة بالنسبة للنباتات. قال تشاو ، "لذلك ، من غير المواتي للنباتات أن تصنعها طوال الوقت". لقد عرف علماء النبات منذ فترة طويلة أن هذه المركبات الدفاعية تصنع في الوقت المناسب تمامًا عندما يتعرض النبات للهجوم من قبل الآفات ومسببات الأمراض. لدينا الآن مقبض جديد على آلية جزيئية تتيح هذا التوقيت الدقيق لإنتاج camalexin. يمكن لهذه النتيجة أن تفيد في استراتيجيات مكافحة تغير المناخ والجوع العالمي ، أو حتى توليف الأدوية المشتقة من النباتات ".
بالنظر إلى المستقبل ، تريد المجموعة وصف جميع البروتينات المشاركة في إنشاء وإزالة العلامات اللاجينية لتحديد المزيد من الكايروستات وفهم دورها بشكل أفضل في الاستجابات البيئية والوظائف النباتية الأخرى.
المرجع: "كروماتين ثنائي التكافؤ جديد يرتبط بالحث السريع لجينات التخليق الحيوي للكاماليكسين استجابةً لإشارة مسببة للأمراض في ل arabidopsis"بقلم كانغمي تشاو ، وديزي كونغ ، وبنجامين جين ، وكريستينا دي سمولك ، وسونغ يون ري ، 15 سبتمبر 2021 ، موبايلي elife.
DOI: 10.7554 / eLife.69508
تم دعم هذا العمل جزئيًا من قبل مؤسسة كارنيجي للوقف العلمي ومنح من مؤسسة العلوم الوطنية (IOS-1546838 ، IOS-1026003) ، وزارة الطاقة الأمريكية ، مكتب العلوم ، مكتب البحوث البيولوجية والبيئية ، منحة برنامج علوم الجينوم لا. DE-SC0018277 و DE-SC0008769 و DE-SC0020366 والمعاهد الوطنية للصحة (1U01GM110699-01A1).
نشرت المقالة في الأصل هنا
