Дослідження дуба земляного (Teucrium chamaedrys), представника родини м’ятних (Lamiaceae), показало, що ця середземноморська рослина має геном майже такого ж розміру, як і людський, а також володіє унікальною хімічною структурою, що робить її перспективною для створення нових засобів захисту рослин та ліків.
Представник родини м’ятних, дуб земляний походить із Середземноморського регіону. Ця рослина має унікальні хімічні властивості, які відлякують голодних шкідників і небезпечні мікроби, що робить її цікавою мішенню для науковців. Фото: Hamberger Group
Гігантський геном і тетраплоїдія
Біохіміки з Мічиганського державного університету виявили, що геном дуба земляного містить близько трьох мільярдів пар основ ДНК — у понад 20 разів більше, ніж у моделі рослинної генетики Arabidopsis thaliana. Як пояснила провідний автор роботи Ебігейл Брайсон, «збирання геному схоже на складання розрізаних фрагментів книги в цілісну історію, розділ за розділом».
Аналіз показав, що дуб земляний є тетраплоїдом, тобто має чотири копії свого геному, на відміну від диплоїдних організмів, зокрема людини, які мають лише дві копії (від кожного з батьків). Як зазначив Бйорн Хамбергер, «це наче вам треба відсортувати і скласти чотири пазли, змішані в одній коробці».
Команда виявила у геномі дуба земляного надзвичайно великий генний кластер — групу генів зі схожими функціями, розташованих поруч. У попередніх роботах Хамбергер виявляв подібні, але менші кластери у родинних рослин, зокрема в американській бьютиберрі (Callicarpa americana). За словами Хамбергера, згрупування генів підвищує ймовірність їхнього успадкування разом, що є проявом еволюційної доцільності.
Представники родини м’ятних відомі виробленням спеціалізованих метаболітів — молекул, які не є життєво необхідними для базових функцій, але надають перевагу у боротьбі зі шкідниками, патогенами чи конкуренцією. До цієї групи належать терпеноїди — сполуки з протираковими, антимікробними та антишкідниковими властивостями. «Рослини не можуть утекти від загроз, тому вони використовують хімію для захисту», — наголошує Хамбергер.
Перспективи практичного використання
Розкриття генетичної будови дуба земляного відкриває шлях до синтезу природних захисних сполук у лабораторії. Потенційні застосування включають створення безпечних пестицидів, які відлякують шкідників, та антимікробних засобів, здатних боротися з антибіотикорезистентними бактеріями. Як підкреслив Хамбергер, «уявіть собі натуральний спрей, що змусить голодного оленя чи комаху сказати: “Ні, дякую”».
Результати роботи опубліковані у журналі Plant Communications і демонструють, що рослини родини м’ятних зберігають величезний нереалізований потенціал для біотехнологій, медицини та сільського господарства.
#Генетичний #сюрприз #із #Середземноморя #дубгігант
Source link
