Hvordan fytoplasma forvandler arabidopsis til zombier • Elena Naimark • Videnskabsnyheder om "Elements" • Molekylærbiologi, Parasitologi, Botanik

Hvordan fytoplasma gør arabidopsis til zombier

Ned nedenfor – gulerod, påvirket af fytoplasma øverst – En sund gulerod vokset i nærheden De ydre symptomer på sygdommen er indlysende: et reduceret rhizom, en ændret form og et øget antal grønne skud, kaldet "heksebryst". Billeder fra www.forestryimages.org

Phytoplasma er en intracellulær parasit af planter, som, som det viste sig, ændrer udseendet og specifikke egenskaber hos dets ejere til fordel for det. Det forvandler blomster til blade, forårsager en smertefuld vækst af skud, på en eller anden måde øger plantens tiltrækningskraft for insekter – vektorer af fytoplasma. I dette tilfælde mister den syge plante sin evne til at reproducere og dø. Phytoplasma kan inficere en bred vifte af planter. Forskere har vist, at fytoplasma påvirker gener – udviklingsregulatorer, konservative blandt blomstrende planter. Derfor er et så stort udvalg af værtsplanter til rådighed for phytoplasma. Under forsøg med forskellige linjer af arabidopsis var det muligt at dechiffrere den molekylære mekanisme, hvormed phytoplasma omprogrammer planterne til deres behov.

Fytoplasma (se også Phytoplasma) er en intracellulær plante parasit tæt på mycoplasmer, velkendt (fra den dårlige side) til planteavlere.Omkring halvtreds forskellige fytoplasmer og beslægtede sygdomme er nu kendt, men mange funktioner, biokemiske mekanismer og livsstrategien for disse parasitter forbliver uklare. Forskere fra John Innes Center (John Innes Center, Norwich, Storbritannien) og fra University of Wageningen (Holland) sammensætter et stykke af puslespillet relateret til den effektive parasitære strategi for gulsot (se også Aster Guler). De viste, hvilke biokemiske manøvrer parasitten tager for at øge antallet og spredes bredt.

Gulsot kan inficere en bred vifte af urteagtige planter, og overføres fra en plante til en anden af ​​små insekter, især cycloner, fodring på plantesaft. I foderbælg forbliver parasitceller på parasitens munddele, som de viderefører til næste fødevareanlæg. Derfor er fytoplasmens opgave at tiltrække så mange insekter som mulig og samtidig ikke skade dem, ellers vil de ikke være i stand til at opfylde deres transportfunktion. Hvis du sikrer uafbrudt transport, bliver det unødvendigt at tage vare på værtsplante overlevelse, fordi parasitcellerne hurtigt overføres til en anden levende plante.Dette er præcis hvad phytoplasma gør. Planternes blomster bliver grønne, skuddene bliver tykkere, mere buskede, ofte vokser planten dårligt og forbliver en dværg, som følge heraf går det ikke frø og dør. Anlægget mister sit eget liv og afkom, omprogrammeret uden rest til fytoplasma.

Forfatterne af det arbejde, der er under drøftelse, gennemsyret af medlidenhed om sådanne planter, kaldte dem zombieplanter. Forskere var selvfølgelig ikke interesserede i verbale metaforer, men i noget vigtigere: hvordan exakt virker phytoplasma zombieplanter? Hvilke mekanismer opfandt hun for at omgå værtsens forsvar for at forstyrre den naturlige udviklingstid? Som et resultat af meget hårdt arbejde lykkedes de at finde ud af.

Til venstre – sund blomst arabidopsis til højre – påvirket af phytoplasma: alle kronblade blev grønne, og pistils og stamens blev grønne og ændrede sig meget. Billeder fra artiklen i diskussion PLOS biologi

I tidligere undersøgelser har det samme hold vist, at phytoplasma producerer et særligt protein SAP54, som forårsager grønne kronblade i Arabidopsis. Med dette protein og forskellige arabidopsis-linjer har forskere fortsat deres arbejde.De identificerede 5 proteiner i inficeret arabidopsis, som både teoretisk og praktisk viste sig at være forbundet med SAP54. Alle tilhørte en af ​​de typer af højere ordensudviklingsregulatorer – transkriptionsfaktorer af MADS gener. Ekspressionen af ​​disse proteiner var enten fraværende helt eller reduceret kraftigt i særlige tests. Samtidig udtrykte andre MADS-regulatorer normalt uden ændringer. Dette indikerer en høj selektivitet af fytoplasma, et meget nøjagtigt valg af mål. Disse transkriptionsfaktorer, der er genstand for dets skadelige virkninger, er ansvarlige for dannelsen af ​​blomster og deres organer.

Som det viste sig, virker SAP54 indirekte ved spaltning af proteiner. Denne agent har fundet et fremragende mediator, ubiquitin protein. SAP54 får ubiquitin til at deltage i udvalgte transkriptionsfaktorer, hvilket markerer dem og fordømmer ubetinget nedbrydning. Hvis urabiquitin er slukket i Arabidopsis, forårsager fytoplasma ikke smertefuldt grønne kronblade. Hvordan gør phytoplasma dette? Dens SAP54 påvirker RAD23 proteinet, hvis funktion er at binde ubiquitin til det ønskede protein.Og igen, i denne biokemiske binding blev en usædvanlig specialisering af fytoplasma afsløret: det virker kun med to af de fire RAD23-isomerer. Eksperimenter med mutanter for disse proteinisomerer viste, at kun disse to forårsager grønne kronblade.

Så phytoplasma har valgt et specielt mål for sig selv – udviklingsmæssige regulatorer, som danner plantens generative organer. Og disse regulatorer har mange, hvis ikke alle planter. Dette betyder, at mange planter er egnede som værter for phytoplasma. Fra phytoplasma er dette en meget effektiv strategi. Desuden eksperimenterer med tsikadkami Macrosteles quadrilineatus viste, at den smittede plante virkelig tiltrækker insekter: de vælger smittede planter meget oftere, fodrer på dem og hæver afkom på dem. Det er dog endnu ikke klart, hvad der nøjagtigt tiltrækker insekter i smittede planter – form og farve på blomster og skud optager ikke en stor rolle.

Opstille et eksperiment med et udvalg af planter, der cykliseres. Fra koppen, der ligger strengt mellem de to planter, frigiver tsikadok; cikader feed og lægge æg, og efter 5 dage kan du estimere selektiviteten ved antallet af nymfer på hver plante. I baggrunden synlige blomsterpotter i andre stillinger; det vil sige i eksperimentet, ikke kun varianterne af arabidopsis linjer ændret, men også planternes position. Ned nedenfor – Resultaterne af eksperimentet med vildtype og med de inficerede: inficerede planter er klart mere attraktive for tsikadok. Billeder fra artiklen i diskussion PLOS biologi

Der er flere fremtrædende eksempler, der viser, hvordan mikroorganismer ændrer deres ejeres udseende og opførsel til deres fordel. Så uheldige insekter inficeret med en lanceolate fluke (Dicrocoelium dendriticum), klatre på spidsen af ​​et græsblad og fryse, venter på nogle ikke mindre ulykkelige plantelevende at komme og spise dette græs. Eller rotter fanget Toxoplasma gondii, begynder at søge efter møder med katte. Nu et mere eksempel, men i modsætning til andre, med en deklareret og bevist molekylær virkningsmekanisme.

Kilde: Allyson M. MacLean, Zigmunds Orlovskis, Krissana Kowitwanich, Anna M. Zdziarska, Gerco C. Angenent, Richard G. H. Immink, Saskia A. Hogenhout. Phytoplasma Effector SAP54 Hijacks Plant Reproduktion ved nedbrydende MADS-box Proteiner og fremmer Insekt Colonization i en RAD23-afhængig måde // PLOS biologi. 2014. V. 12 (4). P. e1001835. Doi: 10.1371 / journal.pbio.1001835.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: