28 millió éves gén védi a növényeket a hernyóktól

A növények örökölt védekezőrendszerének egyik fontos része az a mechanizmus, amellyel képesek felismerni az őket károsító rovarokat. Az ehhez szükséges receptorok gyakorlatilag olyan speciális mintázatokat ismernek fel, amelyek a károsító rovarokhoz vagy kórokozókhoz köthető fehérjékből tevődnek össze. Amint a növény észleli azt a bizonyos fehérjemintázatot, az immunrendszere aktiválódik és válaszlépésekkel – például fokozott méreganyag-termeléssel – igyekszik meggátolni a kártevő támadását.

„Azzal, ha a növény a megfelelő mintázatfelismerő receptorokat örökli, lehetővé válik, hogy az őt fenyegető betegségeket és kártevőket felismerje” – magyarázta Simon Snoeck, a Washingtoni Egyetem szakembere, a kutatás vezetője a kutatási eredményeket publikáló eLife folyóirat híroldalának. „Bár jól ismerünk számos kártevőkhöz kötött molekulát, amelyek a növényekben immunválaszt váltanak ki, azonban korlátozottak az ismereteink arról, hogy az új veszélyek érzékelése miként alakult ki.”

Ezt a hiányzó tudást szerette volna a kutatócsoport megszerezni, ezért megkeresték azt az evolúciós eseményt, amelynek során a növények a hernyók ellen védekezni kezdtek. Ismert volt, hogy néhány pillangósvirágú, mint a mungóbab vagy a szója egyszerűen nem képes felismerni a hernyók nyálában lévő peptideket, amelyekre más növények immunválasszal reagálnak. Emiatt először a pillangósvirágúak genomját mérték fel, azt keresve, milyen változás volt a mintázatfelismerő receptorok (INR) génjeiben.

Kiderült, hogy egyetlen, 28 millió éve kialakult gén felelős azért, hogy a növények a hernyók ellen védekezni tudjanak, ám azok a növények, amelyek ma képtelenek felismerni a hernyók rágását, egész egyszerűen elveszítették e génjüket az évmilliók során. A kutatók eztán felvázolták a kérdéses receptor genetikai történetét, majd számítógépes modellt készítettek az egykori és a mai génváltozatok alapján arról, hogy miként is működhetett egykor és működik ma a kérdéses receptor. Ebből kiderült, hogy az első lépés 32 millió éve történt azzal, hogy egy akkor vadonatúj gén beépült a növényi genomba, ennek hatására a receptor gyors fejlődésnek indult s e fejlődés része volt, hogy képes volt felismerni a hernyók nyálának egyes fehérjéit a növény. Ez azt jelenti, hogy észreveszi a megjelenő hernyónyál-fehérje érzékelésével, hogy épp rágja egy hernyó.

A kutatók abban bíznak, hogy a receptort irányító gének története, és az eddig még nem ismert növényi immunrendszer-összetevők minél részletesebb megismerése hozzásegítheti a növénynemesítőket ahhoz, hogy a kártevők ellen védettebb növényfajokat hozzanak létre, és a hiányzó (elveszített) géneket újra visszahelyezzék a növényekbe.