Исследования показывают, что это самое быстрорастущее растение в мире


Вольфия, также известное как ряска, является самым быстрорастущим из известных растений, но генетика, лежащая в основе успеха этого странного маленького растения, долгое время оставалась загадкой для ученых. Теперь, благодаря достижениям в области секвенирования генома, исследователи изучают, что делает это растение уникальным, и в процессе открывают некоторые фундаментальные принципы биологии и роста растений.

Группа исследователей под руководством ученых из Института Солка сообщает о новых выводах о геноме растения, которые объясняют, как оно может расти так быстро. Исследование, опубликованное в февральском номере журнала за г. Геномные исследования, поможет ученым понять, как растения находят компромисс между ростом и другими функциями, такими как укоренение и защита от вредителей. Это исследование имеет значение для проектирования совершенно новых заводов, оптимизированных для выполнения определенных функций, таких как увеличение накопления углерода для решения проблемы изменения климата.

«Большой прогресс в науке был достигнут благодаря очень простым организмам, таким как дрожжи, бактерии и черви», – говорит Тодд Майкл, первый автор статьи и профессор-исследователь в Лаборатории молекулярной и клеточной биологии растений Солка. “Идея в том, что мы можем использовать абсолютно минималистичное растение, например Вольфия понять фундаментальные принципы того, что делает растение растением ».

Вольфия, который растет в пресной воде на всех континентах, кроме Антарктиды, выглядит как крошечные плавающие зеленые семена, каждое растение размером с булавочную головку. У него нет корней, а только одна сросшаяся структура стебель-лист, называемая вайей. Он размножается подобно дрожжам, когда дочернее растение отпадает от материнской почек. Некоторые эксперты полагают, что время удвоения всего за сутки Вольфия может стать важным источником белка для питания растущего населения Земли. (Его уже едят в некоторых частях Юго-Восточной Азии, где он известен как кхай-нам, что переводится как «водяные яйца».)


Чтобы понять, какие адаптации в ВольфияГеном объясняет его быстрый рост, исследователи выращивали растения в условиях светового / темного циклов, а затем проанализировали их, чтобы определить, какие были активны в разное время дня. (Рост большинства растений регулируется световым и темным циклом, при этом большая часть роста происходит утром.)

“Удивительно, Вольфия имеет только половину количества генов, которые регулируются циклами свет / темнота, по сравнению с другими растениями, – говорит Майкл. – Мы думаем, что именно поэтому оно так быстро растет. У него нет правил, которые ограничивают его рост “.

Исследователи также обнаружили, что гены, связанные с другими важными элементами поведения растений, такими как защитные механизмы и рост корней, отсутствуют. «Это растение потеряло большинство генов, которые ему не нужны», – добавляет Майкл. «Похоже, что компания сосредоточилась только на неконтролируемом быстром росте».

“Данные о Вольфия «Геном может дать важную информацию о взаимодействии между тем, как растения развивают план своего тела и как они растут», – говорит исследователь HHMI и профессор Джозеф Эккер, который также является директором лаборатории геномного анализа Солка и соавтором статьи. «Это растение многообещающее. для того, чтобы стать новой лабораторной моделью для изучения основных характеристик поведения растений, в том числе того, как участвуют в различных видах биологической активности ».

Одна из задач лаборатории Майкла – научиться разрабатывать новые растения с нуля, чтобы их можно было оптимизировать для определенного поведения. Настоящее исследование расширяет знания в области базовой биологии растений, а также предлагает потенциал для улучшения сельскохозяйственных культур и сельского хозяйства. Делая растения более способными накапливать из атмосферы в своих корнях – подход, впервые предложенный Salk’s Harnessing Plants Initiative, – позволяет ученым оптимизировать растения, чтобы помочь справиться с угрозой изменения климата.