В лесах Азии есть такое чудесное растение - Alsophila spinulosa, представитель древовидных папоротников. Он принадлежит к порядку циатейных, которые являются одними из немногих споровых растений с древовидными стволами. В состав их клеток входит такое вещество как лигнин. Лигнин является важным компонентом вторичных клеточных стенок ксилемы — он не только обеспечивает механическую поддержку в клетках волокон, но также образует гидрофобную поверхность в сосудах, помогая транспорту воды.
Циатейные являются достаточно популярными декоративными растениями, а также считаются источником натурсырья для фармакологии. Так, у Alsophila spinulosa были обнаружены вещества, которые помогают бороться с опухолями и обладают антибактериальными свойствами. Однако это только малая часть того, что могут нам в теории предоставить древовидные папоротники.
К сожалению, циатейные сейчас страдают от чрезмерной эксплуатации человеком. Вместе с изменением климата это представляет достаточно большую угрозу для выживания данной группы. Поэтому понимание их недавней демографической истории поможет нам усилить меры по их охране.
«Папоротники — самые ранние сосудистые растения, и одревесневшие клеточные стенки были ключевым нововведением в ходе эволюции этих растений», — сказал профессор Рэй Минг, научный сотрудник отдела биологии растений Иллинойского университета в Урбана-Шампейн. - «Это исследование улучшило наше понимание того, как развивались сосудистые ткани у папоротников и других видов наземных растений».
В этом исследовании группа Минг провела секвенирование генома Alsophila spinulosa, заодно исследовав устройство её сосудистых тканей. Оказалось, что два Мас-Домена, связанных с сосудами, имели сильную экспрессию в ксилеме, что указывает на их важную роль в создании специализированных клеток данной ткани. А измерив уровень лигнина у Alsophila spinulosa, учёные обнаружили крайне высокие показатели данного вещества: если у семенных растений нормальным показателем является 25%, то у древовидного папоротника уровень лигнина достигает 40%. Возможно, что у других древовидных споровых он тоже был крайне высоким, что способствовало формированию каменного угля в палеозойской эре.
Также учёные обнаружили новый вторичный метаболит - такжефилин. Под вторичными метаболитами учёные понимают органические вещества, синтезируемые организмом, но не принимающими участие в росте, развитии и репродукции. Т.е. сюда попадают всякие ферменты, расщепляющие пищу, антитела и прочее-прочее-прочее.
«Это новое соединение в изобилии содержится в ксилеме, вероятно, как одно из соединений, заполняющих полость нефункционирующих клеток трахеид», — сказал профессор Мин. - «Мы также определили гены, участвующие в биосинтезе такжефилина в геноме».
Для изучения эволюционной истории папоротника, учёные провели исследование генома Alsophila spinulosa из 9 мест в Китае. В результате выяснилось, что существуют 6 популяций, отличающихся друг от друга по геному. Также удалось выяснить, что эти папоротники уже два раза переживали массовое сокращение численности: первый раз - 35,6-34,5 млн лет назад, второй - 2,5-0,7 млн лет назад.
«Этот анализ геномов и состава лигнина из более широкой коллекции папоротников поможет нам понять роль лигнина в ранней линии сосудистых растений», — сказал профессор Мин. - «В наших будущих исследованиях мы надеемся увеличить количество мест и размеры выборки для геномного анализа».
Автор: Austroraptor
Источник: http://www.sci-news.com/genetics/flying-spider-monkey-tree-fern-genome-11035.html
Важное объявление
Друзья, наш проект сотрудничает с научно-популярной группой Вконтакте "Дромеоландия", авторы которой собирают деньги на издание своей книги. "Скилар - пернатый защитник" представляет собой уникальную книгу в жанре палеофантастики, которая основывается на самых последних научных данных. А реконструкции, представленные в книге, созданы на уровне "Доисторической планеты", что не может не радовать. Поэтому мы предлагаем вам подать руку помощи авторам и пожертвовать хотя бы 100 рублей на развитие проекта: https://planeta.ru/campaigns/skilar
Если вы захотите, вы можете пожертвовать сумму покрупнее, за которую вы получите следующие бонусы:
- 600 рублей - печатную версию самой книги с цветными иллюстрациями
- 300 рублей - электронная версия книги
- 400 рублей - вы сможете стать участником развития проекта, вам будут доступны также эксклюзивные материалы
- 50 рублей - ваше имя будет включено в список почётных спонсоров на страницах книги.
#генетика #папоротники #биология #растения #ботаника #научпоп #интересныефакты