Theo một báo cáo được xuất bản trong eLife, các cơ chế bảo vệ mà thực vật sử dụng để nhận biết và phản ứng với một loại sâu hại thông thường, sâu bướm, tiến hóa từ một gen duy nhất đã tiến hóa qua hàng triệu năm, báo cáo Cổng thông tin Phys.org.
Một nghiên cứu của các nhà khoa học Washington đã chỉ ra rằng một số cây trồng, chẳng hạn như đậu tương, đã mất đi gen bảo vệ này theo thời gian, nhưng các chuyên gia cho rằng việc đưa lại gen này (thông qua nhân giống, kỹ thuật di truyền) có thể giúp bảo vệ cây trồng khỏi mất mùa.
Tình trạng sức khỏe của cây phụ thuộc vào hệ thống miễn dịch mà nó thừa hưởng. Ở thực vật, điều này có nghĩa là kế thừa một số loại thụ thể nhận dạng mẫu có thể phát hiện các mầm bệnh và peptide khác nhau, đồng thời kích hoạt phản ứng miễn dịch thích hợp.
Kế thừa đúng loại thụ thể nhận dạng mẫu có thể cho phép thực vật nhận ra các mối đe dọa và đối phó với bệnh tật và sâu bệnh.
Để lấp khoảng trống này, nhóm đã bắt đầu xác định các sự kiện tiến hóa quan trọng cho phép thực vật đối phó với mối đe dọa chung: sâu bướm. Các loài cây họ đậu, bao gồm đậu xanh và đậu mắt đen, đã được biết là có khả năng phản ứng độc đáo với các peptide được tạo ra trong miệng của sâu bướm khi chúng gặm lá cây.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu chi tiết bộ gen của nhóm thực vật này để xem liệu một thụ thể nhận dạng mẫu phổ biến được gọi là thụ thể inceptin (INR) đã thay đổi qua hàng triệu năm, làm tăng hoặc giảm khả năng nhận biết sâu bướm.
Họ phát hiện ra rằng một gen thụ thể 28 triệu năm tuổi hoàn toàn phù hợp với phản ứng miễn dịch của thực vật đối với các peptide của sâu bướm. Họ cũng phát hiện ra rằng trong số hậu duệ của tổ tiên thực vật lâu đời nhất đã phát triển gen thụ thể đầu tiên, có một số loài không thể đáp ứng với peptide của sâu bướm, tức là chúng đã mất gen này.
Để hiểu làm thế nào gen cổ đại này có được khả năng nhận ra các peptide mới trong mầm bệnh hiện đại, nhóm đã sử dụng một kỹ thuật gọi là giải trình tự tổ tiên, trong đó họ kết hợp thông tin từ tất cả các thụ thể hiện đại. gen để dự đoán trình tự ban đầu ở tuổi 28 triệu năm. Thụ thể tổ tiên này có thể đáp ứng với các peptide của sâu bướm. Tuy nhiên, phiên bản cũ hơn một chút với 16 thay đổi trong trình tự thụ thể đã thất bại.
Điều này lịch sử di truyền, cùng với các mô hình máy tính cho thấy cấu trúc thụ thể cổ đại và hiện đại có thể khác nhau như thế nào, cung cấp manh mối về cách thức thụ thể tiến hóa. Điều này cho thấy rằng hơn 32 triệu năm trước, một gen chèn mới quan trọng đã được đưa vào bộ gen của một loài thực vật tổ tiên, sau đó là sự tiến hóa nhanh chóng của các dạng đa dạng của thụ thể mới. Một trong những dạng này có được khả năng đáp ứng với các peptide của sâu bướm và khả năng mới này hiện được chia sẻ bởi hàng chục loài họ đậu hậu duệ.
Trong tương lai, các nhà khoa học hy vọng sẽ tìm hiểu thêm về các quá trình ở cấp độ bộ gen tạo ra sự đa dạng của thụ thể mới và xác định các thụ thể miễn dịch chưa được biết đến trong các nhóm thực vật. Ngay cang nhieu Với dữ liệu bộ gen, các phương pháp như vậy sẽ xác định các thụ thể "còn thiếu" là những đặc điểm hữu ích để đưa lại vào thực vật nhằm giúp bảo vệ mùa màng.