Τα παρασιτικά φυτά αποτελούν περίπου 1 τοις εκατό των ανθοφόρων ειδών στο φυτικό βασίλειο και οι ιδιορρυθμίες και τα κόλπα τους συνεχίζουν να έρχονται με εκπλήξεις. Μερικά παρασιτικά φυτά εξελίσσονται τώρα δυνητικά ώστε να εξαρτώνται τόσο από τα φυτά ξενιστές τους, που χάνουν σημαντικές ποσότητες γονιδιωμάτων που σχετίζονται με βασικές βιολογικές διεργασίες όπως η φωτοσύνθεση. Τα ευρήματα περιγράφονται στο α μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 21 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Φύση Φυτά.
[Related: How a peculiar parasitic plant relies on a rare Japanese rabbit.]
Φυτά στο Balanophoraceae οικογένεια που βρίσκονται σε τροπικές και εύκρατες περιοχές της Ασίας και της τροπικής Αφρικής γενικά μοιάζουν με μύκητες που αναπτύσσονται γύρω από τις ρίζες των δέντρων στο δάσος, αλλά υπάρχουν πολλά περισσότερα από όσα φαντάζει κανείς. Αντίθετα, οι δομές που μοιάζουν με μανιτάρια ταξιανθίεςή μια συστάδα λουλουδιών περίπλοκα διατεταγμένα σε ένα στέλεχος.
Ωστόσο, σε αντίθεση με άλλα παρασιτικά φυτά που εκτείνουν μια λεπτή προεξοχή που ονομάζεται α αουστόριο στον ιστό ενός ξενιστή για να κλέψει τα θρεπτικά συστατικά του, τα φυτά στο Μπαλανοφόρα γένος στην πραγματικότητα προκαλούν το αγγειακό σύστημα του φυτού ξενιστή τους να αναπτυχθεί σε κόνδυλο για να αποθηκεύσει θρεπτικά συστατικά. Αυτό σχηματίζει ένα μοναδικό υπόγειο όργανο κατασκευασμένο από ιστό τόσο του φυτού ξενιστή που Μπαλανοφόρα μετά χρησιμοποιεί για να φάει..
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με το πώς αυτά τα υποτροπικά ακραία παρασιτικά φυτά εξελίχθηκαν σε αυτή τη μοναδική μορφή, μια ομάδα από το Ινστιτούτο Γονιδιωματικής του Πεκίνου (BGI) και το Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας συνέκριναν της Μπαλανοφόρα γονιδιώματα με άλλο παρασιτικό φυτό γένος που ονομάζεται Σαπρία που έχει πολύ διαφορετικό φυτικό σώμα. Σαπρία είναι μέλη της οικογένειας Rafflesiaceae, συμπεριλαμβανομένων μερικών πολύ δύσοσμα λουλούδια πτώματοςκαι γενικά μπορεί να βρεθεί σε τροπικά δάση της Ασίας.
ο μελέτη ανακάλυψα ότι Σαπρία έχει χάσει το 38 τοις εκατό των γονιδιωμάτων του και Μπαλανοφόρα έχει χάσει το 28 τοις εκατό του γονιδιώματός τους με την πάροδο του χρόνου, ενώ εξέλιξε τις παρασιτικές τους συμπεριφορές, κάτι που σύμφωνα με τους συγγραφείς είναι μια γενετική συρρίκνωση ρεκόρ για τα ανθοφόρα φυτά.
«Η έκταση παρόμοιων, αλλά ανεξάρτητων γονιδιακών απωλειών που παρατηρήθηκαν σε Μπαλανοφόρα και Σαπρία είναι εντυπωσιακό», συν-συγγραφέας της μελέτης και γενετιστής φυτών BGI Research Xiaoli Chen είπε σε δήλωση. «Υποδηλώνει μια πολύ ισχυρή σύγκλιση στη γενετική εξέλιξη των ολοπαρασιτικών γενεαλογιών, παρά τις εξωτερικά ξεχωριστές ιστορίες ζωής και τις εμφανίσεις τους, και παρά το γεγονός ότι έχουν εξελιχθεί από διαφορετικές ομάδες φωτοσυνθετικών φυτών».
Διαπίστωσαν ότι και τα δύο Μπαλανοφόρα και Σαπρία έχουν χάσει ακόμη σχεδόν όλα τα γονίδια που σχετίζονται με τη φωτοσύνθεση και άλλες βασικές βιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της απορρόφησης αζώτου, της ανάπτυξης των ριζών και της ρύθμισης της ανάπτυξης των λουλουδιών.
«Η πλειοψηφία των χαμένων γονιδίων σε Μπαλανοφόρα πιθανώς σχετίζονται με λειτουργίες απαραίτητες στα πράσινα φυτά, τα οποία έχουν γίνει λειτουργικά περιττά στα παράσιτα», ο συν-συγγραφέας της μελέτης και βοτανολόγος του Πανεπιστημίου της Βρετανικής Κολομβίας Sean Graham. είπε σε δήλωση.
[Related: We're finally figuring out how plants pass on genetic memories.]
Δεδομένου ότι αυτά τα παρασιτικά φυτά δεν χρειάζεται απαραίτητα να βασίζονται στο ηλιακό φως και το νερό για να παράγουν τροφή μέσω της φωτοσύνθεσης και αντί να χρησιμοποιούν τους πόρους των φυτών ξενιστών τους, φαίνεται να χάνουν αυτά τα γονίδια.
Συγκεκριμένα, τα γονίδια που σχετίζονται με τη σύνθεση μιας κύριας ορμόνης που είναι υπεύθυνη για τις αντιδράσεις στο στρες και τη σηματοδότηση των φυτών που ονομάζεται αψισικό οξύ (ABA) έχουν επίσης χαθεί σε Μπαλανοφόρα και Σαπρία. Ακόμη και με την ήττα, η ομάδα κατέγραψε ακόμα συσσώρευση της ορμόνης ΑΒΑ της Μπαλανοφόρα ανθοφόρα στελέχη και είδε ότι τα γονίδια που εμπλέκονται στην απόκριση στη σηματοδότηση ABA εξακολουθούν να διατηρούνται στα παράσιτα. Σύμφωνα με την ομάδα, αυτή η απώλεια γονιδίου θα μπορούσε να είναι ευεργετική για το φυτό.
«Η απώλεια ολόκληρης της οδού βιοσύνθεσης ABA μπορεί να είναι ένα καλό παράδειγμα. Μπορεί να τους βοηθήσει να διατηρήσουν τον φυσιολογικό συγχρονισμό με τα φυτά ξενιστές», είπε ο Graham. «Αυτό πρέπει να δοκιμαστεί στο μέλλον».
Η ομάδα λέει ότι αυτή η μελέτη εμβαθύνει τις σημαντικές γονιδιωματικές αλλοιώσεις που συμβαίνουν στα παρασιτικά φυτά και είναι σημαντική στο πλαίσιο ενός έργου που εργάζεται για να αλληλουχία των γονιδιωμάτων 10.000 ειδών φυτών που ονομάζονται 10KP.
