Penelitian tanaman karnivora menangkap aturan universal pembuatan daun – Sains Terkini


Daun menampilkan serangkaian bentuk yang luar biasa, mulai dari lembaran datar dengan garis sederhana hingga perangkap berbentuk cangkir yang ditemukan di tanaman karnivora.

Pertanyaan umum dalam biologi perkembangan dan evolusi adalah bagaimana jaringan membentuk diri mereka sendiri untuk menciptakan keragaman bentuk yang kita temukan di alam seperti daun, bunga, hati, dan sayap.

Studi daun telah menyebabkan kemajuan dalam memahami mekanisme yang menghasilkan bentuk yang lebih sederhana dan lebih rata. Tapi tidak jelas apa yang ada di balik bentuk daun melengkung yang kompleks dari tanaman karnivora.

Penelitian sebelumnya menggunakan spesies model Arabidopsis thaliana yang memiliki daun rata mengungkapkan adanya bidang polaritas yang membentang dari pangkal daun ke ujung, sejenis kompas seluler bawaan yang mengarahkan pertumbuhan.

Untuk menguji apakah bidang polaritas setara mungkin memandu pertumbuhan jaringan yang sangat melengkung, para peneliti menganalisis perangkap daun berbentuk cangkir dari tanaman karnivora akuatik Utricularia gibba, umumnya dikenal sebagai bladderwort berpunuk.

Tim Profesor Enrico Coen menggunakan kombinasi pencitraan 3D, analisis sel dan klon serta pemodelan komputasi untuk memahami bagaimana perangkap tanaman karnivora dibentuk.


Pendekatan ini menunjukkan caranya Utricularia gibba perangkap tumbuh dari bola sel dekat bola menjadi perangkap dewasa yang mampu menangkap mangsa.

Dengan mengukur snapshot 3D jebakan pada berbagai tahap perkembangan dan mengeksplorasi model pertumbuhan komputasi, mereka menunjukkan bagaimana tingkat diferensial dan orientasi pertumbuhan terlibat.

Tim menggunakan protein fluoresens untuk memantau arah pertumbuhan seluler dan pencitraan 3D pada tahap perkembangan yang berbeda untuk mempelajari perubahan bentuk perangkap.

Pemodelan komputasi yang digunakan untuk menjelaskan pertumbuhan berorientasi meminta bidang polaritas sebanding dengan yang diusulkan untuk pengembangan daun Arabidopsis, kecuali bahwa di sini ia menyebar dalam lembar melengkung.

Analisis orientasi kelenjar quadrifid, yang di Utricularia gibba digunakan untuk penyerapan nutrisi, menegaskan keberadaan bidang polaritas hipotesis.

Studi yang muncul dalam Jurnal PLOS Biologi menyimpulkan bahwa modulasi sederhana dari mekanisme yang mendasari perkembangan daun datar juga dapat menjelaskan pembentukan bentuk 3D yang lebih kompleks.

Salah satu penulis utama Karen Lee mengatakan, "Bidang polaritas yang mengorientasikan pertumbuhan lembaran tisu dapat memberikan penjelasan terpadu di balik pengembangan beragam daun yang kita temukan di alam."

Pekerjaan ini didanai oleh Dewan Penelitian Eropa (nomor hibah Carnomorph 323028) dan Dewan Penelitian Ilmu Biologi (hibah no. BB / M023117 / 1, BB / L008920 / 1, BB / P020747 / 1 dan BBS / E / J / 000PR9787 ).

Video – Rahasia caranya Utricularia Gibba membuat perangkap mengisap hewannya


Informasi latar belakang

Tumbuhan karnivora dengan perangkap berbentuk cangkir tumbuh di tempat-tempat dengan sedikit nutrisi. Mereka telah berevolusi empat kali secara independen dalam bladderwort (Utricularia), dan tanaman pengumpan (Nepenthes, Cephalotus dan Sarracenia) untuk menangkap mangsa hewan. Utricularia gibba dipilih untuk penelitian karena perangkap kecilnya yang nyaman untuk pencitraan, dan ukuran genomnya yang kecil.

Dalam genus Utricularia (Lentibulariaceae) daun epiascidiate, disebut perangkap, menggunakan suction untuk menangkap mangsa. Perangkap membutuhkan mekanisme pembukaan dan penutupan yang sangat terkoordinasi untuk beroperasi secara efektif.

Utricularia adalah genus besar dari sekitar 235 spesies dengan bentuk perangkap yang berbeda, memungkinkan untuk analisis komparatif perkembangan bentuk evolusi. Modulasi tingkat pertumbuhan dan arah dalam menanggapi bidang polaritas yang mendasarinya adalah mekanisme yang dapat menjelaskan berbagai bentuk perangkap yang terlihat pada spesies ini.

Genom dari Utricularia gibba adalah di antara yang terkecil di kerajaan tanaman dan telah sepenuhnya diurutkan, menyediakan sumber daya untuk studi genetik dan evolusi molekuler. Pekerjaan selanjutnya di laboratorium menggunakan Utricularia gibba sebagai model sistem yang berfokus pada bagaimana pembentukan lembaran jaringan juga tergantung pada kontrol gen yang memola setiap permukaan.

Referensi:

Material 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.