«Все подходы до сих пор, чтобы породить солено-терпимые заводы нужно рассмотреть более или менее как неудачи», говорит профессор Рэйнер Хедрич, ученый завода из Julius-Maximilians-Universitat (JMU) Wurzburg в Баварии, Германия. Они все нацелились на то, чтобы заставлять хлебные злаки вырасти на солевых почвах и определить солено-терпимые линии породы в процессе. Но этот подход не может работать.
И это по причине: «Наши хлебные злаки – результат многих лет размножения. В течение того времени человек защитил их от почти всех отрицательных экологических влияний, так, чтобы они потеряли большую свою естественную упругость», объясняет Хедрич. «Как только эти элитные линии вступают в контакт со слишком большим количеством соли, они обычно умирают».Солено-терпимые заводы служат моделью
Таким образом, Рэйнер Хедрич, вместе с профессором Сергеем Шабалой (Университет Тасмании), намеревался разрабатывать новую стратегию. Эти два ученых сделали свою ставку на заводы, которые естественно солено-терпимы.Один такой завод – лебеда (лебеда Chenopodium).
Это прибывает из Анд, где это было используется в качестве еды в течение 7 000 лет. Между тем семена этих южноамериканских псевдохлопьев, которые лишены клейковины и богаты витаминами, нашли свой путь к европейским полкам супермаркетов.Завод поглощает соль от почвы и хранит его в клетках, имеющих форму мочевого пузыря на поверхности ее листьев. Это защищает чувствительные к соли метаболические процессы, и растение может вырасти хорошо даже на солевых почвах.
Без мочевого пузыря лебеда клеток страдает от соленого напряженияИсследователи нашли простой способ доказать, что это – действительно клетки мочевого пузыря, которые гарантируют солеустойчивость завода. «Всего несколько легких мазков кисти по листу лебеды заставляют клетки мочевого пузыря уменьшаться», говорит профессор Шэбэла. Лишенный их соленых мочевых пузырей, эти растения растут на несолевых почвах точно так же как непочищенных экземплярах. Но воздействие поваренной соли значительно останавливает рост их роста.
У раунда к овальным клеткам мочевого пузыря лебеды есть диаметр почти половины миллиметра. Они – истинные гиганты в королевстве заводов и могут обычно замечаться даже невооруженным глазом.
Их вместимость до 1000 раз выше, чем та из любой нормальной клетки поверхности листа.Цена соленого распоряжения – сахарЧтобы получить понимание «операционной системы» лебеды и ее камер мочевого пузыря, рабочая группа профессора Цзян-Кан Чжу (Университет Шанхая) расшифровала ДНК хлопьев Анд. Команда профессора Хедрича тогда сравнила активные гены клеток мочевого пузыря и листьев.
Необходимые исследования bioinformatic были выполнены экспертами из Университета Шанхая и от команды Георга Хаберера от Центра Гельмгольца Мюнхен.Результат: Даже без соленого лечения, есть гены, работающие в клетках мочевого пузыря, которые находятся в других разновидностях, только активных, когда завод находится в условиях стресса.
Они включают транспортеры, несущие натрий и ионы хлорида в клетку мочевого пузыря. Стимуляция со спусковыми механизмами соли активация дальнейших генов должна была поддержать путь прохождения сигнала для гормона напряжения АБА.Хранение соли расходует энергию. Эта энергия произведена клетками мочевого пузыря от сахарных молекул, которые они особенно импортируют из листа с этой целью.
Клетки мочевого пузыря получают необходимую энергию от листа и оплачивают, поглощая токсичную соль», объясняет Хедрич.Скрещивание солеустойчивости в хлебные злакиНовые результаты были изданы в журнале Cell Reports.
Они должны использоваться в долгосрочной перспективе для размножения солено-терпимых заводов. «Первый шаг сделан», говорит профессор Хедрич. «Мы будем теперь использовать комбинацию генетики развития и функциональный анализ белков транспорта соли, чтобы понять молекулярные механизмы, который производит и поддерживает солеустойчивость в лебеде».Исследовательская группа JMU хочет извлечь уроки из линий лебеды, оборудованных очень большим или очень низким количеством соленых мочевых пузырей.
У этого есть большой бассейн, чтобы продвигаться: приблизительно 2 000 диких и культурных видов растения из Анд известны до сих пор. Окончательным результатом их работы могло бы быть не только размножение вариантов лебеды с еще более высокой солеустойчивостью, но также и скрещиванием генов солеустойчивости в связанные хлебные злаки, такие как сахарные свеклы или шпинат.