Dodder bruger blomstringssignalet fra sin værtsplante til at blomstre

Dodder bruger blomstringssignalet fra sin værtsplante til at blomstre
Dodder bruger blomstringssignalet fra sin værtsplante til at blomstre
Anonim

Planteslægten Cuscuta består af mere end 200 arter, der kan findes næsten over hele verden. Parasitterne, kendt som dodder, men også kaldet troldmandsnet, djævlehår eller kvælertag, lever af andre planter ved at binde sig til deres værter via et særligt organ, haustoriet, og trække næringsstoffer fra dem. De har hverken rødder eller blade. Uden blade er de næsten ikke i stand til at fotosyntetisere. Uden rødder kan de ikke optage næringsstoffer og vand fra jorden. På den anden side er de integreret i deres værtsanlægs interne kommunikationsnetværk og kan endda videregive advarselssignaler fra anlæg til anlæg.

Et team af videnskabsmænd ledet af Jianqiang Wu, som har været leder af en Max Planck-partnergruppe ved Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, spurgte nu, hvordan parasitterne formår at synkronisere blomstring med deres værter. De havde observeret, at planter af den australske dodder (Cuscuta australis) tilpassede blomstringstiden til deres respektive værtsplantearters.

Blomsterfremmende signal FT fra værten bestemmer også blomstringstiden for parasitten

"Blomstringstiden styres af blade, da blade kan mærke miljøsignaler og syntetisere blomstringssignalet, et protein ved navn FLOWERING LOCUS T (FT), som bevæger sig gennem plantens karsystem. Vi undrede os derfor over, hvordan en bladløs parasit som Cuscuta australis styrer timingen af dens blomstring," siger ledende efterforsker Jianqiang Wu. I 2018 havde hans team sekventeret genomet af C. australis og fundet ud af, at mange gener, der er vigtige for regulering af blomstringstiden, gik tabt i C.australis genom. Derfor ser C. australis ud til at være i stand til at aktivere sin egen blomstringsmekanisme.

Baseret på det faktum, at FT-proteiner er mobile signaler, formodede forskerne, at dodder aflytter de blomstrende signaler, der produceres af værtens blade, og bruger dem til at producere sine egne blomster. For at bevise dette aflytning-scenario brugte de genetisk modificerede værtsplanter, hvor ekspressionen af FT-gener var blevet ændret, og dette påvirkede faktisk parasittens blomstringstid. De koblede også FT-proteinet til et grønt fluorescerende protein (GFP) som et mærke og detekterede værtsplantens blomsterfremmende signal i parasitten: Det mærkede FT-protein var migreret fra vært til parasit.

For dodder er det den bedste strategi at synkronisere blomstring med værtens. Hvis den blomstrer meget senere, end dens vært gør, er den muligvis slet ikke i stand til at producere frø, da næringsstofferne i værten hurtigt drænes af værtens reproduktive væv. Værten kan endda hurtigt dø, før parasitten overhovedet begynder at producere frø. Men hvis dodder blomstrer for tidligt, er dens vækst sandsynligvis afsluttet for tidligt, og den vil muligvis ikke være i stand til at producere så mange frø som de dodderplanter, hvis blomstringstid er synkroniseret med deres værters.

Regressive Evolution: Gentab som en fordel

I løbet af evolutionen har planteparasitter mistet visse egenskaber og "outsourcet" fysiologiske processer. Som følge heraf kan forskellige gener i deres genomer gå tabt. "Dette arbejde fastslår, at for en planteparasit kan det være fordelagtigt at miste kontrollen over blomstringsprocesser, da det giver parasitten mulighed for at kapre sin værts mobile blomstringssignaler til eget brug. Den kan derved let synkronisere sin fysiologi med sin værts, " siger medforfatter Ian Baldwin, direktør for afdelingen for molekylær økologi ved Max Planck Institute for Chemical Ecology. På grund af gentabet kan dodder muligvis bedre tilpasse sig den parasitære livsstil og i sidste ende øge dens kondition.

Populært emne.