Bitki simbiyontlarında işbirliği ve çatışmayı anlamak
Geleneksel simbiyoz fikri – iki organizma arasındaki uzun vadeli etkileşimler – katılımcıların karşılıklı olarak birbirlerine fayda sağlamasıdır. Bununla birlikte, araştırmacılar, ortakyaşamların çıkarlarının her zaman yaşadıkları ev sahipleriyle aynı çizgide olup olmadığını veya ortakyaşamlara fayda sağlayan genlerin, ev sahiplerinin pahasına gelip gelmediğini tartışmışlardır. Bilim insanları tarafından yeni bir araştırma Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign bu soruyu genomik dizileme yoluyla ve bitki konukçularını mikrobiyal simbiyontları ile enfekte ederek araştırır.
bu ABD Ulusal Bilim Vakfı-desteklenen sonuçlar yayınlandı Royal Society B Bildirileri: Biyolojik Bilimler. NSF’nin Bütünleştirici Organizma Sistemleri Bölümü’nden bir program direktörü olan Courtney Jahn, “Bu araştırma, bitkiler ve mikropları arasındaki simbiyozun evriminde uzun süredir devam eden soruları anlamak için genom biliminden güzel bir şekilde yararlanırken, türler arası işbirliğinin altında yatan mekanizmalara yeni bilgiler sağlıyor” dedi.
U of I’den Katy Heath’e göre, mahsul sağlığı ve kendi sağlığımız, etkileşimde bulunduğumuz mikroplar tarafından yönetiliyor. “Örneğin, tarımda, daha mutlu bitkiler yapmak için mikroplar tasarlamaya yönelik büyük bir hareket var. farklı, çünkü doğadaki genlerin ne yaptığını görmek için konakçılarıyla uzun süredir etkileşim halinde olan doğal bir ortakyaşam popülasyonundaki tüm genomik varyasyonları ölçebiliyoruz.”
Çalışmanın ortak yazarı Rebecca Batstone, “İnsanlarla veya bitkilerle etkileşime giren mikropların, onlarla uzun süredir birlikte yaşadıkları için otomatik olarak faydalı olduklarına dair bir fikir var. ortakyaşamlar her zaman içinde yaşadıkları konakçınınkiyle aynı hizada değildir. Genomik düzeyde, konakçılar ve ortakyaşamlılar arasında ne kadar uyum ve ne kadar çatışma olduğunu sormak istedik.”
Araştırmacılar yaptıkları çalışmada, mikrobiyal ortakyaşamın doğal olarak oluşan 191 suşunu incelediler. Sinorhizobium melilotiev sahibi ile eşleştirilmiş Medicago truncatula, Akdeniz bölgesine özgü yonca benzeri bir bitkidir. Mikrop, bitkinin kök nodüllerinde bulunur ve ona nitrojen sağlar. Grup, her bir mikrobiyal suşu tek bir bitkiyle eşleştirdi ve aynı bitkiyi enfekte etmek için farklı suşların bir karışımını kullandı; bu, doğada sıklıkla meydana gelen rekabetçi bir durum.
Batstone, “Deneylerimizde, bitkinin belirli bir mikrobiyal suşla ne kadar iyi başa çıktığını ölçtük,” dedi. “Bitki büyümesini ölçmenin yanı sıra, bu mikroplarla dolu nodüllerin sayısını sayarak ve ölçerek mikrobiyal uygunluğu da inceledik. nodül boyutu.”
Araştırmacılar ayrıca mikrobiyal suşların genomlarını sıraladılar ve genom çapında ilişkilendirme adı verilen bir teknik kullanarak hangi bakteri genlerinin bitki büyümesiyle ilişkili olduğunu karşılaştırabildiler. Batstone, “Bir ilişki varsa, örneğin ilgilenilen bir gen bitki büyümesiyle güçlü bir şekilde ilişkiliyse, o zaman genin bu özelliği kontrol etmek için önemli olabileceğinin göstergesidir.” Dedi.
Araştırmacılar, konakçının ilgisiyle kaç ortakyaşam geninin hizalandığını karşılaştırdıklarında, tanımladıkları genlerin neredeyse %80’inin hizalanma ile ilişkili göründüğünü buldular. Batstone, “Bu çarpıcı bir sonuç,” dedi, “çünkü ortakyaşarların ev sahiplerine fayda sağlamak için evrimleşmemelerine rağmen, genellikle faydalı olmaları için para ödediklerini gösteriyor.”