Обнаружен генетический обмен между растениями

napTu6wUrLI1

Биологи из Политехнического университета Вирджинии обнаружили, что растения-паразиты способны обмениваться матричной РНК (мРНК) со своими растениями-хозяевами, управляя, таким образом, их жизнедеятельностью. По предположению учёных, обнаруженный механизм может быть основой для горизонтального переноса генов между растениями. Результаты исследования опубликованы в журнале Science, вкратце о них можно прочитать на сайте университета.

На фото: Повилика (лат. C?scuta)

Авторы работы изучали взаимодействие паразитического растения повилика с растениями-хозяевами – томатом и резуховидкой Таля (Arabidopsis thaliana). Чтобы иметь возможность высасывать влагу и питательные вещества из хозяина, повилика отращивает специальные придатки – гаустории, которые проникают внутрь клеток растения-жертвы. В этом случае появляется потенциальная возможность обмениваться с клетками хозяина не только простыми веществами, но и информационными молекулами.

Parasitic Plant Time lapse — Virginia Tech from virginiatech on Vimeo.

 

Чтобы доказать наличие такого обмена, учёные провели секвенирование транскриптомов (совокупностей всех транскриптов – молекул РНК, синтезируемых группой клеток) повилики и растений-хозяев. Выяснилось, что растения взаимно обмениваются большим количеством мРНК, который кодируют тысячи генов. Ранее считалось, что такие транскрипты легко разрушаются и в случае растений не могут передаваться от одного вида к другому.

Чужеродные информационные РНК способны перестраивать работу клеток растения-хозяина, диктуя им какие синтезировать белки. По мнению исследователей, это снижает способность хозяев сопротивляться паразиту и облегчает выведение питательных веществ.

Данное исследование демонстрирует не только новую форму коммуникаций паразит-хозяин, но и объясняет потенциальные механизмы горизонтального (в противоположность вертикальному — от поколения к поколению) обмена генами между разными видами. Чужеродные матричные РНК могут встроиться в геном растения при наличии в клетках РНК-зависимой ДНК-полимеразы, которая «переведет» РНК-сообщение в форму ДНК — такая обратная интеграция хорошо описана.

Горизонтальный перенос хорошо известен у одноклеточных эукариот и многих животных, а в мире бактерий является неотъемлемой частью эволюции и заменяет им половое размножение. Для растений свидетельств прямого (не опосредованного вирусами) горизонтального обмена генами до сих пор получено не было.