Secondo un rapporto pubblicato in eLife, i meccanismi di difesa che le piante usano per riconoscere e rispondere a un parassita comune, il bruco, evolutosi da un singolo gene che si è evoluto nel corso di milioni di anni, riporta Portale Phys.org.
Uno studio condotto da scienziati di Washington ha dimostrato che alcune piante, come i semi di soia, hanno perso questo gene protettivo nel tempo, ma gli esperti suggeriscono che reintrodurre il gene (attraverso l'allevamento, l'ingegneria genetica) può aiutare a proteggere il raccolto dal fallimento del raccolto.
Lo stato di salute di una pianta dipende da il sistema immunitario che eredita. Nelle piante, ciò significa ereditare determinati tipi di recettori per il riconoscimento di modelli in grado di rilevare vari agenti patogeni e peptidi e innescare una risposta immunitaria appropriata.
Ereditare i giusti tipi di recettori per il riconoscimento dei modelli potrebbe consentire alle piante di riconoscere le minacce e far fronte a malattie e parassiti.
Per colmare questa lacuna, il team ha deciso di identificare i principali eventi evolutivi che hanno permesso alle piante di rispondere a una minaccia comune: il bruco. Le specie di leguminose, compresi i fagioli mung e i piselli dall'occhio nero, erano già note per avere una capacità unica di rispondere ai peptidi prodotti nella bocca dei bruchi mentre rosicchiano le foglie delle piante.
Gli scienziati hanno studiato in dettaglio i genomi di questo gruppo di piante per vedere se un comune recettore per il riconoscimento del modello chiamato recettore dell'inceptina (INR) è cambiato nel corso di milioni di anni, acquisendo o perdendo la capacità di riconoscere i bruchi.
Hanno scoperto che un singolo gene del recettore di 28 milioni di anni corrisponde perfettamente alla risposta immunitaria delle piante ai peptidi del bruco. Hanno anche scoperto che tra i discendenti dei più antichi antenati delle piante che per primi hanno sviluppato il gene del recettore, ci sono diverse specie che non possono rispondere ai peptidi del bruco, cioè hanno perso questo gene.
Per capire come questo antico gene abbia acquisito la capacità di riconoscere nuovi peptidi nei moderni agenti patogeni, il team ha usato una tecnica chiamata sequenziamento ancestrale, in cui ha combinato le informazioni di tutti i recettori moderni. geni per prevedere la sequenza originale a 28 milioni di anni. Questo recettore ancestrale era in grado di rispondere ai peptidi del bruco. Tuttavia, una versione leggermente più vecchia con 16 modifiche nella sequenza del recettore fallì.
Questo la storia genetica, insieme ai modelli computerizzati che mostrano come le strutture dei recettori antichi e moderni potrebbero essere diverse, forniscono indizi su come si è evoluto il recettore. Ciò suggerisce che più di 32 milioni di anni fa, nel genoma di una pianta ancestrale è stato introdotto un nuovo gene chiave, seguito dalla rapida evoluzione di diverse forme del nuovo recettore. Una di queste forme ha acquisito la capacità di rispondere ai peptidi del bruco e questa nuova capacità è ora condivisa da dozzine di specie di leguminose discendenti.
In futuro, gli scienziati sperano di saperne di più sui processi a livello del genoma che generano una nuova diversità di recettori e identificano recettori immunitari ancora sconosciuti nei gruppi di piante. Come sempre più Con i dati genomici, tali approcci identificherebbero i recettori "mancanti" che sono tratti utili da reintrodurre nelle piante per aiutare a proteggere le colture.