Wirusowa sonda może pomóc zwiększyć wydajność upraw
Małe RNA(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (sRNA) to cząsteczki występujące w roślinach i uczestniczące zaangażowane w praktycznie każdym procesie regulacyjnym. Kontrolują one na przykład reakcje na bodźce wewnętrzne i zewnętrzne oraz modulują wzrost roślin. Odgrywają również kluczową rolę w rozprzestrzenianiu się w roślinie interferencji RNA(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (RNAi), czyli genetycznego systemu regulacyjnego, który wycisza aktywność określonych genów. „sRNA to mobilne cząsteczki”, wyjaśnia koordynator projektu GeminiDECODER Eduardo Bejarano z Instytutu Rolnictwa Śródziemnomorskiego i Podzwrotnikowego „La Mayora”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Hiszpanii. „Ich mobilność, a także różnorodność utrudnia pełną identyfikację i scharakteryzowanie zarówno ich samych, jak i ich potencjalnych celów RNA”. Utrudnia to zrozumienie szeregu ważnych procesów zachodzących w roślinach, na przykład tego, w jaki sposób lokalne reakcje roślin stają się reakcjami systemowymi. Proces ten jest kluczowy do uruchomienia mechanizmów obrony roślin przed niedoborem składników odżywczych, wody czy chorobami.
Sondy białkowe z wirusów roślinnych
Projekt GeminiDECODER, który otrzymał wsparcie ze środków programu działań „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i był koordynowany przez Uniwersytet w Maladze(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (strona internetowa w języku hiszpańskim) w Hiszpanii, zakładał opracowanie nowych sposobów izolowania i charakteryzowania tych mobilnych sRNA i ich potencjalnych docelowych cząsteczek RNA. „Aby uporać się z tym zadaniem, zastosowaliśmy zupełnie nowe podejście, wykorzystujące białka otrzymane z wirusów roślinnych jako sondy umożliwiające wykrywanie sRNA z nieosiągalną wcześniej dokładnością”, wyjaśnia Bejarano. Zdaniem Bejarano technika ta może pozwolić naukowcom na skuteczniejsze izolowanie mobilnych sRNA i ich celów w różnych roślinach i może potencjalnie znaleźć zastosowanie w regulacji wydajności upraw.
Rola białek w procesach rozwojowych
W celu realizacji tych założeń uczestnicy projektu genetycznie zmodyfikowali rośliny tak, aby gromadziły białko wirusowe o nazwie C4. Wybrano białko z wirusa żółtej kędzierzawki liści pomidora (TYLCV, Geminivirus) ze względu na jego zdolność do zakłócania ruchu sRNA. „Obecność C4 w roślinach zaburza ruch mobilnych sRNA”, tłumaczy Bejarano. „Oznacza to, że mobilne sRNA nie są w stanie dotrzeć do właściwych sobie miejsc, a RNA oznaczone do degradacji nie będą już wyciszane”. Dzięki przeanalizowaniu nieprawidłowych poziomów akumulacji RNA Bejarano był w stanie zidentyfikować domniemane cele RNA dla mobilnych sRNA. Udało mu się również zebrać informacje na temat tożsamości konkretnego rodzaju mobilnego sRNA. Po zidentyfikowaniu tych genów docelowych Bejarano mógł przeanalizować ich funkcję biologiczną. „Jako potwierdzenie słuszności koncepcji zastosowaliśmy C4 w celu przeanalizowania wzorca tkanki korzenia determinowanego przez mobilne sRNA”, mówi Bejarano. „W ten sposób mogliśmy określić rolę, jaką odgrywają niektóre białka roślinne wspierające ruch sRNA i kontrolujące procesy rozwojowe w roślinach”.
Zoptymalizowana i zrównoważona produkcja roślinna
Dzięki wykorzystaniu C4 jako potencjalnej mobilnej sondy sRNA zespół GeminiDECODER dokonał kilku ważnych odkryć. Udało się wyizolować nowe potencjalne pary złożone z mobilnego sRNA i jego celu, a odkrycie to musi teraz zostać potwierdzone i scharakteryzowane biologicznie. „RNAi ma podstawowe znaczenie dla większości mechanizmów regulacyjnych w roślinach”, stwierdza Bejarano. „Nasz projekt może zatem pomóc w otwarciu nowych kierunków badań”. W wymiarze praktycznym identyfikacja roślin rosnących w naturze, w których występuje ekspresja wyższych lub niższych poziomów określonego sRNA, może pomóc wyjaśnić, dlaczego wykazują one zwiększoną odporność na patogeny, suszę lub niedobór składników odżywczych. „Jest to szczególnie istotne w kontekście wzrostu światowej populacji, oznaczającego konieczność zoptymalizowania produkcji roślinnej i prowadzenia jej w ekologiczny, zrównoważony sposób”, mówi Bejarano.
Słowa kluczowe
GeminiDECODER, wirus, roślina, uprawa, susza, sRNA, geny
