Растения являются одними из самых необычных природных химиков. В отличие от животных, они не могут убежать от хищников или патогенных микроорганизмов. Они не могут искоренить сами искать себе напарника или распространяют свои семена.
Вместо этого, они производят химические вещества: яды, чтобы убить бактерии. Горькие алкалоиды, чтобы отгонять хищников. Сладкий нектар и Джевел-цветные пигменты, чтобы привлечь опылителей и птиц, которые могут помочь рассеять семена.
Химических веществ, можно сказать, являются одним из способов растения любви и войны.
А как же деревья, кустарники и цветы получить эти возможности?
В новом исследовании, ученые исследуют этот вопрос с помощью эволюции гардения, гардения жасминовидная, вечнозеленый кустарник с белыми цветками, посаженное как декоративное в тропиках.
Исследователи секвенировали геном гардения впервые. Затем они заглянули в глубокий, как завод делает соединение называется кроцин. Эта ярко окрашенная химическое вещество, которое придает Шафран его оттенок Аленький, также отвечает за красный-оранжевый оттенок созревших плодов гардения.
В результате исследования выявлены гены, участвующие в принятии кроцин и использовал их, чтобы создать соединение в лаборатории. Эта работа-такая, которую входит расшифровка пошаговый процесс, который гардении используют для синтеза кроцин — закладывает основы для масштабного производства химического вещества, который, как полагают, имеют лечебные свойства в качестве антиоксиданта.
Исследования также исследовал происхождение кроцин в гардении. Выводы, которые будут опубликованы 18 июня в BMC биологии, выделить силы эволюционного процесса, называемого генного дублирования тандем, в котором случайное копирование ДНК у организмов гибко расширять арсенал генетических инструментов, которые они имеют в их распоряжении. Это лишь один из способов, что растения могут развиваться новые возможности, но решающим.
«Важный принцип заключается в том, что растения могут изобретать вещи», — говорит соавтор исследования Виктора Альберт, доктор философии, университет Буффало биолог. «Они могут дублировать некоторые части своего генетического набора и вертеть функции немного. Так скажем, у вас есть отвертку, но голова супер-большой. Представьте, что вы могли бы дублировать эту отвертку, но можно вдалбливать в голову, чтобы сделать его меньше и полезно для маленьких винтов, но у вас все еще есть оригинал с большой головой для обработки больших. Вот что эти заводы делают».
«Это было захватывающе, чтобы раскрыть эти молекулярные ‘маленькие хитрости’, исследуя геном растения так важны для традиционной китайской медицины, и сейчас в современных биомедицинских исследований», — говорится в исследовании со-автор, Цзинъюаньская песню, Кандидат медицинских наук, инженерно-исследовательский центр китайской медицины ресурсов в Китай, который также связан с Китайской академии медицинских наук и Пекинского Союза медицинского колледжа.
Проект возглавили песню и Шилин Чен, доктор философии, из инженерно-исследовательский центр китайской медицины ресурсов и Китайской академии медицинских наук, и Джованни Джулиано, к. м. н., итальянского Национального агентства по новым технологиям, энергии и устойчивому экономическому развитию (ВДНХ). Первые авторы были Zhichau Сюй, PhD, и Сяндуна Пу, оба из Китайской академии медицинских наук и Пекинского Союза медицинского колледжа. Сюй также связан с инженерно-исследовательский центр китайской медицины ресурсов.
Альберт, профессор биологических наук в УБ колледж искусств и наук и приглашенный профессор Наньянского технологического университета в Сингапуре, и его ученики внесли важный вклад, проводя исследования в области биоинформатики, которые помогли разгадать эволюционную историю кроцин и синтез кофеина в кофе и гардения растения, соответственно.
Как удваивается ДНК помогает заводам расширить их генетических элементов
В тандеме случае дублирования, один ген реплицируется по ошибке во время воспроизведения. Затем, как биологический вид эволюционирует с течением времени, избыток ДНК свободно мутировать и взять на себя новые функции.
В гардения жасминовидная, тандемные дупликации привело к эволюции ген, который необходим для синтеза кроцин, — заключает исследование. Эта форма генетической репликации также включен близкий родственник гардении — завода кофе конголезский кофе — развивать кофеин-производство генов, по данным исследования, по сравнению ДНК гардения в конголезский кофе и несколько других растений.
«Это тот случай, когда мы видим один и тот же базовый эволюционный механизм, порождающий эти тандемные повторы, чтобы создать два различных пути биосинтеза доли в двух заводах», — говорит Альберт. «У нас есть кофе и гардении, которые эволюционировали из общего предка, а в одном случае тандем дубликаты образуются и сходили с ума в кофе, чтобы сделать кофе. А в другой, они образовали и сходили с ума в гардению, чтобы сделать crocins.»
Сделаны растения, но и полезные для человека, слишком
Кроцин встречается не только в духи, но и в Крокус завод, который производит шафран. Эти виды не наследуют способность сделать кроцин от общего предка: они развивались в своем арсенале гены самостоятельно. То же самое касается гены кофеина в кофе, чае и шоколаде растений.
«Растения играют в игры с несколькими эволюциями интересные фитохимические вещества», — говорит Альберт. «И, конечно, все эти фитохимические вещества, полезные для растений, может быть, в борьбе против возбудителей или выступающей в качестве аттрактантов для насекомых».
Когда дело доходит до гардении, огненный цвет ягоды этого растения помогает расширить диапазон видов, помогая привлекать животных, которые едят фрукты и высылать семена в новые места.
Но пока растения проанализировать химии для их собственного блага, соединений производят они тоже могут приносить пользу. Аспирин тесно связана с соединение содержится в коре ивы. Дигоксин, использовать с осторожностью для лечения проблем с сердцем, исходит из наперстянки. Антиоксидантные свойства кроцин представляет интерес для исследователей, и теперь ученые имеют знания, необходимые для принятия этого вещества в лаборатории.
«Это известный факт, что того же химического вещества (например, кофеин, или кроцин), может вновь и вновь появляются в далеких видов растений», — говорит Со-автор Джулиано. «Один нерешенный вопрос: Как гены, участвующие в биосинтезе таких химических веществ появляются все сразу в этих разных видов? Работы были опубликованы не только описывает впервые полный путь к кроцин биосинтеза в любое растение, но также показывает, что тропа превратилась в гардении через появление всего лишь одного гена, который действует в самом начале пути, в то время как более поздние были уже существующие, и автостопом для приготовления круассан. Это шикарная демонстрация, на биохимическом уровне, как природа использует и адаптирует уже существующие механизмы, а не создания совершенно нового типа характера.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!