Due possibili geni per le piante che colonizzavano la Terra furono scoperti 470 milioni di anni fa.

Gli scienziati ritengono che sia possibile che due geni, PEN1 և SYP122, abbiano aperto la strada alla vita di tutte le piante terrestri.

I ricercatori hanno gettato nuova luce su come la vita vegetale si è stabilita sulla superficie terrestre

Gli scienziati dell’Università di Copenaghen hanno gettato nuova luce su come la vita vegetale si è stabilita sulla superficie del nostro pianeta. In particolare, hanno dimostrato che due geni per le piante terrestri sono molto importanti per la protezione dall’attacco dei funghi. un meccanismo di difesa che risale a 470 milioni di anni fa. È probabile che questi conservanti aprano la strada alla vita di tutte le piante terrestri.

Mads Egert Nielsen

Mads Egert Nielsen, biologo dell’Università di Copenaghen.

Le piante si sono evolute dalle alghe acquatiche per sopravvivere sulla terraferma circa mezzo miliardo di anni fa, fornendo le basi per la vita sulla terraferma. I funghi sono stati uno degli ostacoli che hanno reso così difficile questa drammatica transizione.

“Si pensa che i funghi abbiano strisciato sulla Terra 100 milioni di anni fa in cerca di cibo, molto probabilmente trovati in alghe morte che escono dal mare. “Quindi, se dovessi stabilirti sulla terra come una nuova pianta, և la prima cosa che ti imbattevi era un fungo che ti mangiava, avevi bisogno di un meccanismo di difesa”, dice Mads Egert Nielsen, un biologo. Dipartimento di Piante e Scienze Ambientali, Università di Copenaghen.

Secondo Mads Egert Nielsen, del suo gruppo di ricerca presso il Dipartimento di Scienze vegetali e ambientali dell’Università di Paris-Sakla, l’essenza di questo meccanismo di difesa potrebbe essere ridotta a due geni: PEN1 e SYP122. Insieme, aiutano a formare una specie di spina nelle piante che blocca l’invasione di funghi e organismi fungini.

“Abbiamo scoperto che se avessimo distrutto questi due geni nella nostra pianta modello ‘Tale Cress’ (Arabidopsis), avremmo aperto la porta alla penetrazione di funghi patogeni. Abbiamo scoperto che sono essenziali per la formazione di questo tappo simile a una parete cellulare, che protegge dai funghi. “È interessante notare che sembra essere un meccanismo di difesa universale che si trova in tutte le piante terrestri”, ha affermato Mads Egert Nielsen, autore principale dello studio, che è stato pubblicato sulla rivista. eVita:.

Nasce in una pianta di 470 milioni di anni

Il team di ricerca ha testato la stessa funzione nel fegato, che è il diretto discendente di una delle prime piante terrestri sulla Terra. Prendendo i due geni corrispondenti nel fegato e inserendoli nel tallio, i ricercatori hanno scoperto se potevano rilevare lo stesso effetto. La risposta era sì.

Fabbrica di modelli Thale Cress

Esperimenti su Model Tree Cross (Arabidopsis) Credito: Mads Egert Nielsen

“Sebbene le famiglie delle due piante che appartengono al fegato di Arabidopsis si siano evolute in direzioni diverse 450 milioni di anni fa, continuano a condividere funzioni genetiche. “Riteniamo che questa famiglia di geni sia nata con l’unico scopo di controllare questo meccanismo di difesa. Pertanto, è stata una delle basi affinché le piante si stabilissero nel terreno”, ha affermato Mads Egert Nielsen.

Simbiosi tra piante և funghi և

Sebbene i funghi fossero un ostacolo per le piante a diventare piante terrestri dalla fase delle alghe, erano anche una precondizione. Non appena le piante sono state in grado di sopravvivere all’assalto dei funghi che cercavano di mangiarle sulla terra, il problema successivo che hanno incontrato è stato trovare i nutrienti, spiega Mads Egert Nielsen.

“I nutrienti integrati, come fosforo e azoto, sono facilmente disponibili per le piante nell’ambiente acquatico. Ma 500 milioni di anni fa, il suolo come lo conosciamo oggi non esisteva, solo rocce. E i nutrienti nelle rocce sono estremamente difficili da ottenere per le piante. Ma non per i funghi. D’altra parte, i funghi non possono produrre carboidrati, motivo per cui usano le piante. È qui che si pensa sia emersa la relazione simbiotica tra piante e funghi, che in seguito divenne la base per l’esplosione della vita vegetale terrestre in questo periodo.

Le strutture protettive che si formano nella pianta non uccidono né la pianta né il fungo, semplicemente bloccano l’invasione dei funghi.

“Dato che il fungo può entrare solo parzialmente nella pianta, riteniamo che stia emergendo un punto di svolta in cui sia la pianta che il fungo hanno qualcosa da guadagnare. Pertanto, era un vantaggio mantenere il rapporto così com’è. “La teoria secondo cui le piante sono state addomesticate dai funghi per colonizzare il suolo non è nostra, ma forniamo cibo che supporta questa idea”, ha affermato Mads Egert Nielsen.

Può essere utilizzato in agricoltura

I nuovi risultati aggiungono una potente svolta al puzzle dell’evoluzione delle piante. Ancora più importante, possono essere utilizzati per rendere le colture più resistenti agli attacchi dei funghi, che è un grosso problema per gli agricoltori.

“Se tutte le piante si proteggono allo stesso modo, significa che i microrganismi che possono causare malattie come l’oidio, la ruggine gialla e il fungo della patata hanno trovato i loro mezzi di penetrazione, isolamento o evitamento. piante ospiti appropriate. Vogliamo scoprire come lo fanno. “Quindi cercheremo di trasferire gli ingredienti protettivi dalle piante resistenti alle piante malate, in modo da poter ottenere resistenza”, ha affermato Mads Egert Nielsen.

Mads Egert Nielsen è coinvolto in un progetto di ricerca del Dipartimento di scienze vegetali e ambientali di Hans Thordal-Christensen, che sostiene la Novo Nordisk Foundation, che si concentra sul rendere le colture più resilienti identificando i meccanismi di difesa delle piante che mettono alla prova i microrganismi patogeni. spegnere

Fatti aggiuntivi:

I ricercatori hanno a lungo suggerito che i geni PEN1 և SYP122 svolgano un ruolo speciale nella transizione dalle piante terrestri alle alghe come piante terrestri, ma non ci sono prove concrete che fossero effettivamente precondizioni per le piante. “Abilità difensive.

Studi precedenti hanno dimostrato che, distruggendo il gene PEN1, le piante perdono la capacità di difendersi dai funghi polverosi. Tuttavia, quando il gene strettamente collegato, SYP122, viene distrutto, non accade nulla. Una nuova ricerca mostra che i due geni insieme svolgono un ruolo chiave nel meccanismo di difesa della pianta.

Riferimento. “Le sintassi della pianta SYP12 mediano l’immunità generale evolutivamente conservata ai patogeni filamentosi” Di Hector M. Rubiato, Manki Liu, Richard Ջ O’Connell ադ Mads E. Nielsen, 4 febbraio 2022 eVita.
DOI: 10.7554 / eLife.73487:

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