Naukowcy z Wydziału Biochemii Indyjskiego Instytutu Nauk (IISc) odkryli długo poszukiwany mechanizmdo regulowania wzrostu prymitywnych roślin lądowych, takich jak mchy (grupa obejmująca mchy i wątrobowce), który został zachowany u późniejszych roślin kwitnących.
Badanie, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Chemical Biology, koncentrowało się na nietypowej regulacji białek DELLA, głównego regulatora wzrostu, który hamuje podział komórek u embriofitów (roślin lądowych).
Co ciekawe, mszaki, pierwsze rośliny, które pojawiły się na lądzie około 500 milionów lat temu, nie posiadają receptora GID1, pomimo produkcji fitohormonu GA. Rodzi to pytanie o to, jak regulowano wzrost i rozwój tych wczesnych roślin lądowych.
Wykorzystując wątrobowiec Marchantia polymorpha jako układ modelowy, badacze odkryli, że te prymitywne rośliny wykorzystują specjalistyczny enzym MpVIH, który wytwarza komórkowy przekaźnik pirofosforan inozytolu (InsP₈), aby rozłożyć DELLA bez udziałukwas giberelinowy.
Naukowcy wykorzystali system CRISPR-Cas9 do wyłączenia genu kodującego enzym VIH, potwierdzając jego rolę. Rośliny pozbawione funkcjonalnego VIH wykazywały poważne defekty rozwojowe i nieprawidłowości morfologiczne, takie jak zwarte liście, upośledzony wzrost promienisty i brak kielichów. Defekty te wyeliminowano poprzez modyfikację genomu rośliny w celu wytworzenia tylko jednego końca (końca N) enzymu VIH. Stosując zaawansowane techniki chromatograficzne, zespół odkrył, że koniec N zawiera domenę kinazy, która katalizuje produkcję InsP₈.
Naukowcy odkryli, że DELLA jest jednym z celów komórkowych kinazy VIH. Co więcej, zaobserwowali, że fenotypy roślin z niedoborem MpVIH były podobne do fenotypów roślin M. polymorpha ze zwiększoną ekspresją DELLA.
„W tym momencie byliśmy podekscytowani możliwością zrozumienia, czy stabilność lub aktywność DELLA jest zwiększona w roślinach z niedoborem MpVIH” – powiedział Priyanshi Rana, pierwszy autor i doktorant w grupie badawczej Laheya. Zgodnie z ich hipotezą, naukowcy odkryli, że hamowanie DELLA może znacząco przywrócić wadliwe fenotypy wzrostu i rozwoju roślin z mutacją MpVIH. Wyniki te sugerują, że kinaza VIH negatywnie reguluje DELLA, promując wzrost i rozwój roślin.
Badania nad białkami DELLA sięgają czasów Zielonej Rewolucji, kiedy naukowcy nieświadomie wykorzystali ich potencjał do stworzenia wysokoplennych odmian półkarłowych. Chociaż szczegóły ich badań nie były wówczas jasne, współczesna technologia pozwala naukowcom manipulować funkcjami tych białek poprzez inżynierię genetyczną, skutecznie zwiększając plony.
Czas publikacji: 23-10-2025