Pamięć epigenetyczna pomaga roślinom przystosować się do zmian klimatu

Na ogół nie uważamy roślin za inteligentne. Ale mogą się uczyć, komunikować, zapamiętywać, a nawet podejmować decyzje w sposób zależny od bodźca. Ta umiejętność pozwala im modyfikować swoje zachowanie, aby wykorzystać ogólną sprawność, co jest szczególnie przydatne w obliczu niekorzystnych wyzwań środowiskowych, takich jak susza lub ekstremalne zmiany temperatury.

Chociaż rośliny są tak samo biegli jak zwierzęta w reagowaniu na otoczenie, brakuje im zdolności poznawczych, które działają poprzez struktury i mechanizmy neuronowe. Zamiast tego „inteligencja” roślin opiera się na sieciach komórkowych, molekularnych i biochemicznych. Naukowcy nazywają to pamięcią somatyczną i mogą być przekazywane przyszłym pokoleniom roślin Epigenetyka.

W artykule oceniającym opublikowanym w Trendy w naukach o roślinach, P. Gallusci i in. Wyjaśnił szczegółowo epigenetyczne mechanizmy molekularne leżące u podstaw inteligencji roślin oraz sposób, w jaki mogą one przystosować się do stresów związanych ze zmianami klimatycznymi i, co niezwykłe, przekazać zdobytą wiedzę potomstwu.

„Pewnego dnia pomyślałem o tym, jak styl życia i doświadczenia danej osoby mogą wpływać na gamety, które przekazują molekularne oznaki życia potomstwu” – powiedział główny autor i genetyk roślin Federico Martinelli z University of Florence. „Od razu pomyślałem, że rośliny muszą przenosić więcej znaków epigenetycznych, ponieważ rośliny są organizmami siedzącymi, które są narażone na znacznie większą presję środowiskową niż zwierzęta w ciągu swojego życia”.

Znaki epigenetyczne to modyfikacje chemiczne, które wiążą się z DNA, regulując aktywację lub wyciszenie określonych genów. W przeciwieństwie do trwałych mutacji genetycznych, modyfikacje epigenetyczne nie zmieniają podstawowego kodu genetycznego i są odwracalne. Zamiast tego przyczyniają się do zmian w Fenotyp Wpływając na sposób ekspresji lub odczytu genów w komórce. Bodźce środowiskowe mogą wywoływać zmiany genetyczne i dziedziczne. Dlatego łatwo jest zobaczyć, jak środowisko wpływa na genetykę.

W poprzednich artykułach na blogu omawialiśmy, w jaki sposób rośliny wykorzystują epigenetykę do zapamiętywania wcześniejszych reakcji na stres cieplny, umożliwiając im samoregulację podczas epizodów ekstremalnych upałów. Podajemy również, w jaki sposób eksperymentalne modele roślin octu posiadają naturalnie występującą modyfikację genetyczną związaną ze zwiększoną tolerancją na suszę.

Rośliny są istotną częścią naszego ekosystemu i z konieczności muszą dostosowywać się do otoczenia. Jednak rośliny są również bardzo delikatne i wymagają określonych warunków, takich jak odpowiednia ilość światła słonecznego, temperatura i opady, aby mogły się rozwijać. Nawet najmniejsza zmiana w tych elementach może wpłynąć na ich zdolność do reprodukcji i przetrwania jako gatunku.

Jak twierdzi Martinelli: „Wiele roślin wymaga minimalnego okresu chłodu, aby ustawić swój zegar środowiskowy i określić, kiedy zakwitną. W miarę skracania się zimnych pór roku rośliny przystosowały się do mniejszego zapotrzebowania na zimno, aby opóźnić kwitnienie. Mechanizmy te pozwalają roślinom unikać kwitnienia w okresach kiedy mają mniejsze szanse na reprodukcję”.

W artykule zwrócono uwagę na istotne geny, białka i oligonukleotydy (lub krótkie cząsteczki DNA/RNA), które wcześniej badano pod kątem ich roli w pamięci stresowej roślin. Autorzy przedstawiają również kilka przykładów świadczących o istnieniu mechanizmów epigenetycznych, które pomagają regulować pamięć roślin w odpowiedzi na stres środowiskowy i wpływają na adaptację potomstwa do tych stresów.

Martinelli On i jego współpracownicy nie mogą się doczekać dodatkowych potencjalnych badań, aby lepiej zrozumieć informacje epigenetyczne odziedziczone po następnym pokoleniu. Uważają, że należy wyjaśnić wkład różnych typów maszynerii epigenetycznej, takich jak metylacja DNA, przebudowa chromatyny i regulacja za pośrednictwem RNA, w postrzeganie, przechowywanie, przygotowywanie i transmisję danych.

„Jesteśmy szczególnie zainteresowani dekodowaniem alfabetu epigenetycznego leżącego u podstaw wszystkich modyfikacji materiału genetycznego, które są spowodowane przez środowisko, bez zmian w sekwencji DNA” – mówi Martinelli. „Jest to szczególnie ważne, gdy weźmiemy pod uwagę szybkie zmiany klimatu, które obserwujemy dzisiaj, że każda żywa istota, w tym rośliny, musi szybko się przystosować, aby przetrwać”.

źródło: P. Gallusci i in. Głęboko w epigenetycznych wspomnieniach zestresowanych roślin. Trendy w naukach o roślinach2022, 10.1016.

odniesienie: Kliknij komórkę. Rośliny wykorzystują swoją pamięć epigenetyczną, aby przystosować się do zmian klimatycznych. informowany codziennie. 17 listopada 2022 r.