Záludné parazitické plevele mohou být podle týmu vědců schopny ukrást geny z rostlin, na které útočí, a poté je použít proti hostitelské rostlině.
Ve studii výzkumníci odhalili 52 případů nepohlavního přenosu DNA - známého jako horizontální přenos genů nebo HGT - z hostitelské rostliny, která se později stala funkčními členy rodiny parazitických rostlin známé jako metly, řekl. Claude dePamphilis, profesor biologie, Penn State. Přenesené geny se pak staly funkčními u parazitických druhů. Ačkoli je HGT považován za vzácný u více rostlin a dalších složitých druhů, jako jsou rostliny, může se tak vyskytovat v některých parazitických rostlinách, což by mohlo vést k lepším metodám kontroly parazitických rostlin, které ohrožují zemědělství, dodal.
"Tyto parazitické rostliny, které studujeme z čeledi metlovitých, zahrnují některé z nejničivějších zemědělských plevelů na světě," řekl dePamphilis. "Objev HGT je skutečně součástí našeho úsilí pokusit se lépe porozumět tomu, jak parazitické rostliny fungují a jak je můžeme lépe ovládat. Doufáme, že tyto informace využijeme k nalezení nejlepších strategií pro vytvoření nebo šlechtění odolných hostitelských rostlin."."
Výzkumníci, kteří zveřejnili svá zjištění v aktuálním vydání Proceedings of the National Academy of Sciences, naznačují, že přenos by mohl zvýšit schopnost parazitické rostliny napadnout své hostitele a překonat obranu, kterou hostitel vytváří, aby se pokusil odvrátit útoky. HGT může také pomoci snížit riziko infekce pro parazity.
Zatímco horizontální přenosy genů u méně složitých druhů, jako jsou bakterie, jsou běžné, většina evoluce u složitějších organismů je řízena sexuální výměnou DNA spolu s mutací a přirozeným výběrem. Vědci však naznačují, že úzké krmné spojení parazitických rostlin s jejich hostiteli může zvýšit šance, že neporušené geny putují z hostitele do genomu parazita, kde se může rychle stát funkční.
„Zdá se, že parazitické rostliny mají mnohem větší rychlost horizontálního přenosu genů než neparazitické rostliny a myslíme si, že je to kvůli jejich velmi těsnému spojení se svým hostitelem,“řekl dePamphilis.
Kořeny parazita se dostanou do kontaktu a vstoupí do hostitele a poté začnou extrahovat vodu, cukry, minerální živiny a dokonce i nukleové kyseliny, včetně DNA a RNA, dodal.
"Takže kradou geny ze svých hostitelských rostlin, začleňují je do genomu a pak tyto geny obracejí zpět, velmi často, jako zbraň proti hostiteli," řekl dePamphilis.
Zemědělci na celém světě bojují s těmito druhy parazitických rostlin, kterých je v některých oblastech světa tak mnoho, že se stávají hlavním zdrojem ztrát na úrodě. Například v subsaharské Africe je Striga - nebo čarodějnice - jedním z nejškodlivějších zdrojů zemědělských ztrát, podle dePamphilis.
K detekci HGT v rostlinách použili vědci data vytvořená jejich společným výzkumným úsilím financovaným americkou národní vědeckou nadací – projektem Parasitic Plant Genome Project – k vytvoření evoluční historie pro tisíce genů v parazitických rostlinách, řekl dePamphilis.
Výzkumníci se zaměřili na transkriptomy – exprimované genové sekvence – tří parazitických rostlin: Triphysaria versicolor, nazývaná také jetel žlutozobý; Striga hermonthica, nebo obří čarodějnice; a Phelipanche aegyptiaca, zvaná egyptská metlička, stejně jako neparazitická rostlina Lindenbergia philippensis a genomové sekvence z 22 dalších neparazitických rostlin. Protože vědci považovali mRNA, která se může pohybovat mezi hostiteli a jejich parazity, za možný zdroj přenosů, testovali a znovu testovali data, aby vyloučili experimentálního hostitele jako zdroje genetického materiálu. Místo toho zjistili, že cizí sekvence byly odvozeny z celých genů minulých hostitelských rostlin a začleněny do genomů parazitických rostlin.
Budoucí výzkum může prozkoumat mechanismus horizontálního přenosu genů, aby pomohl vytvořit zlepšenou obranu rostlin proti útokům parazitů, řekl dePamphilis.
