Οι επιστήμονες αποκαλύπτουν την κατανομή και τον φυσιολογικό ρόλο της φυτεόζης


Οι επιστήμονες αποκαλύπτουν την κατανομή και τον φυσιολογικό ρόλο της φυτεόζης

Οπτικοποίηση της φυτόζης σε αποξηραμένους δευτερεύοντες σπόρους Orobanche. Εικόνα τμήματος σπόρου φωτεινού αγρού (αριστερά). Εικόνα μάζας από πρόδρομο ιόν m/z 526.17 (δεξιά). Πίστωση: A. Okazawa, Πανεπιστήμιο Νομού Οσάκα

Το Witchweed (Striga spp.) και το broomrapes (Orobanche και Phelipanche spp.) είναι ριζοπαρασιτικά ζιζάνια που προκαλούν μεγάλες απώλειες στη γεωργία παγκοσμίως. Όντας υποχρεωτικά παρασιτικά ανθοφόρα φυτά στη φύση, παρασιτούν άλλα αυτότροφα φυτά γεωργικής σημασίας. Τα φυτά προσκολλώνται στον ξενιστή τους μέσω haustoria, η οποία μεταφέρει θρεπτικά συστατικά από τον ξενιστή στο παράσιτο. Τα ζιζάνια μειώνουν την απόδοση των καλλιεργειών ανταγωνιζόμενοι για πόρους (θρεπτικά συστατικά, νερό και φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία), με αλλοπαθητικά αποτελέσματα και μειώνουν την ποιότητα των τροφίμων, των ζωοτροφών και των φυτικών ινών.


Σύμφωνα με μια κριτική του Chris Parker; με βάση την αυστηρή δειγματοληψία, δεν υπάρχουν αξιόπιστα παγκόσμια στοιχεία για τη συνολική έκταση που επηρεάστηκε από το Orobanche ή τη Striga. Ωστόσο, εκτιμάται ότι 16 εκατομμύρια εκτάρια «κινδύνευαν» από επίθεση Orobanche στην περιοχή της Μεσογείου και της Δυτικής Ασίας. Το αντίστοιχο ποσοστό για τη Στρίγκα στην Αφρική ήταν 44 εκατομμύρια εκτάρια, ενώ η συνολική απώλεια εσόδων από τον αραβόσιτο, το μαργαριτάρι και το σόργο είναι σχεδόν 2,9 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Πιο πρόσφατα στοιχεία δείχνουν ότι 50 εκατομμύρια εκτάρια και 300 εκατομμύρια αγρότες επηρεάζονται από τα είδη Striga στην Αφρική, με απώλειες που ανέρχονται σε 7 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ.

Είναι δύσκολο να καταπολεμηθούν τα παρασιτικά ζιζάνια γιατί είναι υποχρεωτικά παράσιτα. Μία πιθανή μέθοδος ελέγχου είναι η χρήση ρυθμιστών ανάπτυξης που είναι ειδικοί παρασιτικά ζιζάνια. Η κατανόηση των φυσιολογικών μηχανισμών που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια των κύκλων ζωής των ριζοπαρασιτικών ζιζανίων είναι ζωτικής σημασίας για τον εντοπισμό συγκεκριμένων στόχων ρυθμιστή ανάπτυξης.

Ο μεταβολισμός της φυτεόζης (αποθηκευτικός υδατάνθρακας) είναι ένας πιθανός στόχος για τον έλεγχο των ριζοπαρασιτικών ζιζανίων. Σε μια προηγούμενη έρευνα, ο αναπληρωτής καθηγητής Atsushi Okazawa και οι συνεργάτες του αποκάλυψαν ότι ο μεταβολισμός της φυτεόζης ενεργοποιήθηκε μετά την αντίληψη των στριγολακτονών (μια κατηγορία φυτικών ορμονών που διεγείρουν τη διακλάδωση στα φυτά και την ανάπτυξη συμβιωτικών μυκορριζικών μυκήτων) στους βλαστημένους σπόρους του Orobanche minor. Η νοτζιριμυκίνη (ένας ισχυρός αναστολέας της α-γλυκοσιδάσης) ανέστειλε τον μεταβολισμό της φυτόζης και εμπόδισε βλάστηση του Orobanche minor, υποδεικνύοντας ότι ο μεταβολισμός της φυτόζης είναι πιθανός στόχος για τον έλεγχο των παρασιτικών ζιζανίων της ρίζας.

Σε μια πιο πρόσφατη μελέτη, αυτή η ομάδα επιστημόνων που εδρεύει στο Πανεπιστήμιο της Νομαρχίας της Οσάκα, διερεύνησε τις δραστηριότητες των α-γαλακτοσιδασών (AGALs) κατά τη διάρκεια της βλάστησης των σπόρων του Orobanche minor. Μελέτησαν επίσης την κατανομή της φυτόζης στους ξηρούς σπόρους χρησιμοποιώντας υποβοηθούμενη από μήτρα /ιονισμός- απεικόνισης.

Η φυτεόζη βρέθηκε στους ιστούς που περιβάλλουν το έμβρυο αλλά όχι μέσα σε αυτό, υποδεικνύοντας ότι μπορεί να παίζει ρόλο ως υδατάνθρακας αποθήκευσης. Βιοχημικά πειράματα και μοριακός χαρακτηρισμός ενός μέλους της οικογένειας της α-γαλακτοσιδάσης, OmAGAL2, έδειξαν ότι το ένζυμο εμπλέκεται στην υδρόλυση της φυτόζης στον απόπλαστο γύρω από το έμβρυο μετά την αντίληψη των στριγολακτονών για να παρέχει στο έμβρυο απαραίτητες εξόζες για βλάστηση. Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το OmAGAL2 είναι ένας πιθανός μοριακός στόχος για τον έλεγχο των ριζοπαρασιτικών ζιζανίων.

Οι εικόνες φασματομετρίας μάζας που λήφθηκαν για δύο ιόντα θραυσμάτων ήταν σχεδόν πανομοιότυπες, υποδεικνύοντας ότι όλα αυτά τα ιόντα θραύσματος δημιουργήθηκαν από μια μοναδική πηγή, την φυτεόζη. Οι συγγραφείς παρείχαν επίσης οπτικά βοηθήματα που αποδεικνύουν ότι η φυτεόζη κατανέμεται στο ενδοσπέρμιο, το περισπέρμιο και το κάλυμμα του σπόρου στους ξηρούς σπόρους του Orobanche minor (Εικόνα 1), το οποίο συμπίπτει με το ρόλο της ως υδατάνθρακας αποθήκευσης.

Συνοπτικά, η ανακάλυψη αυτής της μελέτης διευκρινίζει ότι (i) η φυτεόζη κατανέμεται σε δευτερεύοντες ξηρούς σπόρους Orobanche και ο φυσιολογικός της ρόλος είναι ασαφής. , που είναι ενδεικτικό του ρόλου του ως αποθήκευσης υδατανθράκων (iii) οι ιστοί που περιβάλλουν το έμβρυο, δηλαδή το ενδοσπέρμιο, το περισπέρμιο και το περίβλημα του σπόρου, παίζουν ρόλο στην παροχή θρεπτικών στοιχείων στη ρίζα .

Επιπλέον, η καινοτομία αυτής της μελέτης έγκειται στο γεγονός ότι? για πρώτη φορά, οι συγγραφείς οραματίστηκαν την κατανομή του αποθηκευτικού υδατάνθρακα (planteose) σε σπόρους ενός παρασιτικού ρίζας .

Το άρθρο, “Συμμετοχή της α-γαλακτοσιδάσης OmAGAL2 στην υδρόλυση της φυτόζης κατά τη βλάστηση των σπόρων του Orobanche minor,” δημοσιεύθηκε την 1η Δεκεμβρίου 2021 στο Journal of Experimental Botany.


Witchweed—καταστροφικό από τη φύση του


Περισσότερες πληροφορίες:
Atsushi Okazawa et al, Συμμετοχή της α-γαλακτοσιδάσης OmAGAL2 στην υδρόλυση της φυτόζης κατά τη βλάστηση των σπόρων του Orobanche minor, Journal of Experimental Botany (2021). DOI: 10.1093 / jxb / ut527

Atsushi Okazawa et al, The effect of nojirimycin on the transcriptome of βλαστών Orobanche minor seeds, Journal of Pesticide Science (2020). DOI: 10.1584/jpestics.D20-057

Takatoshi Wakabayashi et al, Planteose ως υδατάνθρακας αποθήκευσης που απαιτείται για το πρώιμο στάδιο της βλάστησης του Orobanche minor και το μεταβολισμό του ως πιθανός στόχος για επιλεκτικό έλεγχο, Journal of Experimental Botany (2015). DOI: 10.1093 / jxb / erv116

Chris Parker, Παρατηρήσεις σχετικά με την τρέχουσα κατάσταση των προβλημάτων Orobanche και Striga παγκοσμίως, Επιστήμη Διαχείρισης Παρασίτων (2009). DOI: 10.1002 / ps.1713

Παρέχεται από το Osaka Prefecture University

Παραπομπή: Οι επιστήμονες αποκαλύπτουν την κατανομή και τον φυσιολογικό ρόλο της φυτεόζης (2022, 7 Ιανουαρίου) που ανακτήθηκε στις 7 Ιανουαρίου 2022 από https://phys.org/news/2022-01-scientists-uncover-physiological-role-planteose.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς τη γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.



Source link

By koutsobolis

koutsobolis.com

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *