ให้ความรู้เกี่ยวกับพืช

พืชบกส่วนใหญ่อาศัยอยู่ร่วมกับเชื้อรา AM ทั้งสองฝ่ายได้กำไร: เชื้อรา AM ช่วยให้พืชดึงสารอาหาร เช่น ไนโตรเจน ฟอสเฟต และน้ำจากพื้นดิน ป้องกันพวกมันจากศัตรูพืช และกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชโดยมีอิทธิพลต่อการพัฒนาของราก ในทางกลับกัน พืชให้เชื้อรา AM ด้วยคาร์โบไฮเดรตที่เกิดจากการสังเคราะห์ด้วยแสง การพึ่งพาอาศัยกันช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตและสุขภาพของพืชแม้ในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยของดินและความเครียดที่ขาดธาตุอาหาร การเพาะปลูกพืชแบบควบคุมร่วมกับเชื้อรา Arbuscular mycorrhiza อาจช่วยลดปริมาณการใช้ปุ๋ยและยาฆ่าแมลงที่จำเป็น และส่งผลให้มีการทำการเกษตรแบบยั่งยืน แต่พืชจะเป็นเพื่อนกับเชื้อราได้อย่างไร? คำถามนี้ศึกษาโดยนักวิทยาศาสตร์ของกลุ่ม "Molecular Phytopathology" ซึ่งนำโดยศาสตราจารย์ Natalia Requena จากสถาบันพฤกษศาสตร์ของ KIT การวิจัยขั้นพื้นฐานของพวกเขามุ่งเน้นไปที่กระบวนการระดับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการอยู่ร่วมกัน สำหรับการกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชโดยการพัฒนาของราก นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุยีนพืชที่เปิดใช้งานโดยเชื้อรา AM อย่างเฉพาะเจาะจง นั่นคือปัจจัยการถอดรหัส GRAS MIG1 กำหนดขนาดของเซลล์เยื่อหุ้มสมองราก นักวิทยาศาสตร์ KIT ศึกษาบทบาทของ MIG1 โดยใช้ Medicago truncatula ซึ่งเป็นสายพันธุ์หอยทาก พวกเขารายงานการค้นพบของพวกเขาในวารสาร Current Biology ศาสตราจารย์นาตาเลีย เรเกนา อธิบาย "การพัฒนาการอยู่ร่วมกันกับเชื้อราอาร์บูคูลาร์ ไมคอไรซา ทำให้พืชต้องปรับตัวด้วยวิธีพิเศษและควบคุมได้" " พืช เปิดใช้งานโปรแกรมพันธุกรรมของมันสำหรับ symbiosis ดังกล่าวแม้กระทั่งก่อนที่จะสัมผัสทางกายภาพครั้งแรกกับเชื้อรา ทันทีที่มันได้รับสารส่งสัญญาณที่ปล่อยออกมาจากเชื้อรา" จากนั้นการพัฒนาของ symbiosis ส่วนใหญ่จะถูกควบคุมโดยพืช การตั้งถิ่นฐานของเชื้อรา AM บนรากพืชจำกัดเฉพาะเนื้อเยื่อผิวหนังชั้นนอกและเยื่อหุ้มสมอง Hyphae (เส้นใยเซลล์) ของเชื้อราแทรกซึมลึกเข้าไปในเยื่อหุ้มสมองและสร้างโครงสร้างที่แตกแขนงออกไปอย่างกว้างขวางเรียกว่าอาร์บัสคูเลส พืชสร้างเยื่อหุ้มกล้ามเนื้อรอบนอก (PAM) ที่สังเคราะห์ขึ้นโดยเฉพาะเพื่อห่อหุ้มอาร์บัสคูเลส โปรตีนเฉพาะพืชของตระกูลโปรตีน GRAS ทำหน้าที่หลักในการควบคุมการเพิ่มจำนวนของรากและการก่อตัวของอาร์บัสคูเลส ทำหน้าที่เป็นปัจจัยการถอดความที่ควบคุม เช่น เปิดหรือปิดกิจกรรมของยีนอื่นๆ ตัวอย่างเช่น โปรตีน RAM1 ช่วยให้เกิดการแตกแขนงของอาร์บัสคิวลีส RAD1 รักษาอาร์บัสคิวลีส และ NSP1, NSP2 และ DIP1 ควบคุมกระบวนการตั้งรกรากทั่วไป นักวิจัยที่ทำงานในกลุ่มของศาสตราจารย์ Natalia Requena ได้ระบุปัจจัยการถอดรหัส MIG1 (Mycorrhiza Induced GRAS 1) แสดงออกมากที่สุดในเซลล์ที่มีอาร์บัสคูเลส MIG1 ปรับเปลี่ยนการพัฒนาของรูตคอร์เท็กซ์อย่างมีนัยสำคัญโดยกระตุ้นการเติบโตของเซลล์คอร์เทกซ์รูทที่มากขึ้นและใหญ่ขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางโดยรวมของรากเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในทางกลับกัน การลดลงของ MIG1 ทำให้เกิดอาร์บัสคูเลสที่มีรูปแบบไม่ถูกต้อง