Penelitian sampai ke inti bentuk organ di alam – Sains Terkini

Para peneliti telah memberikan penjelasan baru tentang evolusi dan fungsi bentuk yang kita lihat di alam – menggunakan buah berbentuk hati dari genus Capsella sebagai model.

Dunia alam penuh dengan beragam bentuk dari organ hingga organisme utuh yang disesuaikan dengan evolusi untuk bekerja dan bereproduksi secara optimal di lingkungannya.

Polong biji Capsella dengan bahu berbentuk hati yang khas menawarkan kebaruan anatomis dan sistem studi yang sangat baik untuk memahami keragaman bentuk.

Studi sebelumnya telah menunjukkan bahwa ekspresi gen pengatur kunci adalah pendorong utama dalam mengendalikan evolusi bentuk di organ. Studi baru yang dilakukan oleh para peneliti John Innes Center ini menambahkan langkah kritis lain dalam jalur ini dengan mengungkapkan modifikasi aktivitas protein yang penting untuk pembentukan bentuk organ.


Mereka menunjukkan bahwa SUMO-protease HEARTBREAK (HTB) dari Capsella rubella mengontrol aktivitas pengatur kunci perkembangan buah INDEHISCENT melalui proses yang disebut de-SUMOylation.

Hanya melalui de-SUMOylation ini – semacam aktivitas pemangkasan molekul – jalur yang diaktifkan memungkinkan biosintesis hormon auksin tanaman yang pada gilirannya memfasilitasi ekspansi sel anisotropik untuk membentuk buah Capsella berbentuk hati.

Profesor Lars Østergaard, pemimpin program di John Innes Center dan penulis makalah yang sesuai menjelaskan pentingnya: "Kami tahu bahwa keragaman bentuk yang kami amati di alam sering kali disebabkan oleh perubahan posisi dan waktu gen pengatur utama: yaitu berapa banyak variasi yang terjadi.

"Apa yang kami temukan adalah bahwa ada efek pasca translasi ini, di luar ekspresi gen. Modifikasi protein ini menjadi dasar dari jenis keragaman bentuk buah ini – dan sangat menjelaskan perbedaannya misalnya di antara buah-buahan. Capsella dan tanaman model terkait Arabidopsis. Ini tentang modifikasi aktivitas protein pada tahap yang berbeda dari yang telah kita lihat sebelumnya. "

Peneliti menggunakan skrining genetik maju – teknik untuk mempelajari berbagai sifat – yang mengidentifikasi mutan dengan perkembangan buah berbentuk hati yang terganggu. Karena itu, mutan itu dinamai, patah hati. Mereka menggunakan pencitraan 3D selang waktu dan genetika molekuler untuk mengkarakterisasi fenotipe patah hati pada tingkat seluler dan molekuler.

Penulis pertama Dr Yang Dong menambahkan: "Kami sekarang memiliki seluruh jalur berdasarkan ekspresi gen, dinamika hormon dan modifikasi pasca translasi protein dengan sangat rinci sehingga kami dapat menguji sejauh mana jalur jenis ini dengan komponen ini tersebar lebih luas di seluruh kerajaan. dan tidak hanya di dalam kerajaan tumbuhan. "

Salah satu langkah selanjutnya bagi para peneliti adalah menerjemahkan penemuan mendasar ini dari penelitian tanaman Capsella ke tanaman minyak perkosaan komersial terkait.

Penelitian tersebut menjawab pertanyaan kunci tentang bagaimana bentuk-bentuk ini muncul.


Tetapi mengapa alam muncul dengan bentuk yang tidak biasa seperti polong Capsella yang berbentuk hati? Apa fungsi dibalik formulir ini? Alasannya masih bisa diperdebatkan, jelas Profesor Østergaard.

"Sebelumnya kami berpikir bahwa bentuk ini mungkin merupakan desain fungsional yang baik untuk penyebaran benih karena bentuknya dapat memungkinkan angin untuk menangkap dinding polong biji, tetapi pengujian kami membandingkannya dengan Arabidopsis dan lobak biji minyak tidak mengungkapkan keuntungan besar dari buah Capsella di penyebaran benih. Jadi, kami tidak berpikir itu bisa menjadi faktor utama.

“Mungkin saja mereka bisa bertindak seperti panel surya. Dengan kata lain, mungkin berfungsi untuk menangkap sinar matahari dan meningkatkan kapasitas fotosintesis. Kita tahu bahwa kapasitas fotosintesis dinding polong benih dapat berpengaruh kuat pada perkembangan benih di dalam polong dan oleh karena itu. tentang hasil panen. Jadi, dengan memahami mekanisme ini, kami memberikan alat untuk mungkin dapat memanipulasi dinding polong benih pada tanaman seperti lobak biji minyak. "

Referensi:

Bahan disediakan oleh John Innes Center. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.