Studien zeigen, wie Gene die Blattstruktur beeinflussen

Fotografien von 30 Tage alten reifen Wildtyp-Arabidopsis-Blättern und 145 Tage alten Arabidopsis-Blättern mit herunterregulierten CIN-TCP- und KNOX-II-Genen. Credits: Krishna Reddy Challa und Monalisha Rat

Neuere Forschung, Natürliche PflanzenForscher des Indian Institute of Science (IISc) haben gezeigt, wie sich einfache Blätter, eine der beiden Grundformen von Blättern, in Pflanzen entwickeln. Das Team umfasste Forscher der Abteilung für Mikrobiologie und Zellbiologie (MCB) und Mitarbeiter von Shodaka Life Sciences in Bengaluru.

Die Pflanze hat entweder einzelne oder zusammengesetzte Blätter. Ein Mangobaum soll beispielsweise einfache Blätter haben, weil er eine einzige intakte Blattspreite hat. Auf der anderen Seite hat der Poinciana-Baum zusammengesetzte Blätter, und die Blattspreite sind in mehrere Blättchen geschnitten. Sowohl Monoplanen als auch zusammengesetzte Blätter beginnen jedoch als stäbchenförmige Strukturen, die aus dem Meristem an der Spitze des Stängels keimen, wo sich die Stammzellen befinden. Wie diese stäbchenförmigen Strukturen, Primordien genannt, einplanige oder zusammengesetzte Blätter erzeugen, wurde in den letzten Jahren viel erforscht.

In dieser Studie identifizierten die Autoren zwei Genfamilien, die die einfache Blattentwicklung durch das kodierende Protein in einer Pflanze namens Arabidopsis thaliana, einem beliebten Modellorganismus in der Pflanzenbiologie, regulieren. Diese Genfamilien 擖i>CIN-TCP When KNOX-II-Es kodiert ein Protein namens Transkriptionsfaktor, das die Bildung neuer Blättchen an den Rändern unterdrückt, wodurch einfache Blätter entstehen. Die Forscher unterdrückten gleichzeitig mehrere Mitglieder der beiden Genfamilien. Dies verwandelte einfache Blätter in Super-Compound-Blätter, was zu unbestimmten Blättchen führte. Als der Autor jedoch unabhängig eine der beiden Genfamilien unterdrückte, veränderten sich die Blätter nicht zu komplexen Blättern, was darauf hindeutet, dass die Gene zusammen funktionieren.

Außerdem wuchsen die Blätter dieser Mutanten solange jung, wie die erforderlichen Wachstumsbedingungen erfüllt waren. Die Blätter von Arabidopsis reifen normalerweise in etwa 30 Tagen und sterben in 60 Tagen ab, aber die Blätter dieser mutierten Pflanzen werden unterdrückt. CIN-TCP Wann KNOX-II Genfamilien können so lange wachsen, wie Forscher sie verfolgen (175 Tage) und unter den erforderlichen Bedingungen Monate bis Jahre dauern.

„Wissenschaftler konnten komplexe Blätter in einfache Blätter umwandeln. Durch die Manipulation der Expression bestimmter Gene ist unser Bericht der erste, der in die entgegengesetzte Richtung geht“, sagte Utpal Nath, außerordentlicher Professor am MCB und Hauptautor der Abhandlung.

Forscher haben auch Blätter Pflanze Zwei davon Genfamilie Im Gegensatz zu normalen Arabidopsis-Blättern zeigten sie die RNA-Signatur von unterdrückten, jungen unreifen Blättern, die Zellen zeigten, die sich über die typische Reifezeit hinaus aktiv teilten. RNA ist ein chemischer Botenstoff, der Anweisungen von Genen trägt, die für die Proteinsynthese erforderlich sind.

Neben Einblicken in die Pflanzenentwicklung haben Erkenntnisse langfristig das Potenzial, Innovationen in der Lebensmittelindustrie anzustoßen und zu fördern. Ehemaliger Ph.D. als Krishna-Lady Chara. Ein MCB-Student und Co-Leitautor der Studie sagte: „Sie können diese Technik verwenden, um die Form der Blätter in einem Salat nach Belieben zu ändern und die Biomasse zu erhöhen. Zum Beispiel die Form von Spinatblättern. Kann geändert werden, um wie Salat auszusehen. ”

„Weil die Blätter nicht einmal reifen CIN-TCP Wann KNOX-II Gen Wenn es unterdrückt wird, kann es die Lebensdauer einer Pflanze kontrollieren und dadurch ihre Haltbarkeit verlängern“, fügt Monalisha Rat, Doktorandin am MCB und Co-Autorin der Studie, hinzu.


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Für mehr Informationen:
Krishna Reddy Challa et al., Aggressive Unterdrückung des Aussehens der Blättchen als einfacher Mechanismus der Blattentwicklung, Natürliche Pflanzen (2021). DOI: 10.1038 / s41477-021-00965-3

Zur Verfügung gestellt von
Indisches Institut für Wissenschaft

Zitieren: Forschung zeigt, wie Gene die Blattstruktur beeinflussen (16. August 2021).

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