Symbiose-Studie enthüllt neue „Ursprungs“-Theorien und identifiziert experimentelle Systeme für das Pflanzenleben

Die Arbeit eines Professors des Staates Mississippi über die Pflanzensymbiose – eine für beide Seiten vorteilhafte Beziehung zwischen lebenden Organismen – widerspricht der neuen Theorie des „einzigen Ursprungs“ – dass alles Leben „nur von einem Punkt aus“ entsteht – und schlägt stattdessen die Theorie des „mehrfachen Ursprungs“ vor, die sich eröffnet ein besseres Verständnis von gentechnisch veränderten Pflanzen.

Ryan A. Folk, Assistenzprofessor am Department of Biological Sciences der MSU und Herbariumkurator, ist der Autor eines Artikels, der diesen Monat in veröffentlicht wurde Natürliche Kommunikation Untersuchen Sie die Wurzelknöllchensymbiose (RNS), die es Pflanzen ermöglicht, auf Luftstickstoff zuzugreifen, der durch eine wechselseitige Beziehung mit Bodenbakterien in nutzbare Formen umgewandelt wird. Er schließt sich Ermittlern der University of Florida und einem internationalen Team an.

„Die Geschichte mit einem einzigen Ursprung ist in den letzten Jahren sehr beliebt geworden, insbesondere bei denjenigen, die eine genetische Symbiose bei Nutzpflanzen erhoffen, aber mithilfe von Genomdaten von 13.000 Arten und ausgefeilten statistischen Modellen haben wir mit Sicherheit ein Szenario mit mehreren Ursprüngen eines komplexen Merkmals identifiziert.“ und unsere Arbeit identifiziert ideale experimentelle Systeme, um die molekularen Mechanismen, die zum Zustandekommen der Symbiose geführt haben, besser zu verstehen“, sagte Folk. „Unsere Arbeit stellt den ersten großen Widerstand gegen die Idee eines einzigen Ursprungs dar, wie sie von denjenigen vertreten wird, die an Genomvergleichen arbeiten.“

Folk meinte, die Single-Origin-Idee würde darauf hindeuten, dass gentechnisch veränderte Pflanzen wie Reis und Mais, die mit stickstofffixierenden Bakterien arbeiten, eine „geringere Hürde“ seien, die es zu überwinden gilt.

„Unsere Ergebnisse, die auf mehrere Ursprünge hinweisen, verkomplizieren das Bild, weil sie darauf hindeuten, dass die gemeinsame genetische Maschinerie eine geringere Rolle spielt“, sagte Folk. „Dies würde es schwieriger machen, Nicht-Leguminosenpflanzen so umzuwandeln, dass sie an einer ähnlichen stickstofffixierenden Symbiose teilnehmen, aber mehrere Ursprünge bedeuten auch unterschiedliche Maschinen oder, wie wir argumentieren, eine verbesserte „evolutionäre Palette“, um solche Experimente zu leiten.“

Folks Artikel legte den Grundstein für seine detaillierte Untersuchung der Stickstoffumwandlungen in der Natur.

Das MSU Folk Lab nutzt genomische und bioinformatische Techniken, um die Ursprünge der Pflanzenvielfalt aus evolutionärer und ökologischer Sicht anhand verschiedener Pflanzengruppen und Lebensräume zu dokumentieren. Seine Arbeit findet im Herbarium der MSU statt, das etwa 38.000 Exemplare von Gefäßpflanzen aus aller Welt beherbergt, mit Schwerpunkt auf dem Südosten der Vereinigten Staaten.