일부 식물은 물 없이 몇 달 동안 생존할 수 있지만 짧은 폭우 후에 다시 녹색으로 변합니다. 본 대학과 미시간 대학의 최근 연구는 이것이 "기적의 유전자" 때문이 아니라는 것을 보여줍니다. 오히려 이 능력은 전체 유전자 네트워크의 결과이며 거의 모든 유전자가 더 취약한 변종에도 존재합니다. 결과는 이미 온라인에 나타났습니다. 식물 저널.
그들의 연구에서 연구자들은 본 대학에서 오랫동안 연구되어 온 종인 부활 식물인 Craterostigma plantagineum을 면밀히 살펴보았습니다. 그것은 그 이름을 매우 적절하게 지닙니다. 가뭄의 시대에는 그것이 죽었다고 생각할 수도 있습니다. 그러나 몇 달 동안의 가뭄이 있더라도 약간의 물만으로도 활력을 되찾을 수 있습니다. "우리 연구소에서는 수년 동안 식물이 어떻게 이런 일을 하는지 연구해 왔습니다.
그녀의 관심사는 다음과 같습니다. 유전자 가뭄에 대한 내성을 담당합니다. 이 능력이 하나의 "기적 유전자"의 결과가 아니라는 것이 점차 분명해졌습니다. 대신 매우 많은 유전자가 관련되어 있으며 대부분은 가뭄에 잘 대처하지 못하는 종에서도 발견됩니다.
식물은 각 염색체의 XNUMX개 사본을 가지고 있습니다.
현재 연구에서 Bartel의 팀은 미시간 대학(미국)의 연구원들과 함께 Craterostigma plantagineum의 전체 게놈을 분석했습니다. 그리고 이것은 매우 복잡하게 만들어졌습니다. 대부분의 동물은 각 염색체의 사본이 두 개(하나는 어머니로부터, 하나는 아버지로부터) 있는 반면 Craterostigma에는 XNUMX개가 있습니다. 이러한 "XNUMX중" 게놈은 옥토플로이드(octoploid)라고도 합니다. 대조적으로 우리 인간은 이배체입니다.
“유전 정보의 이러한 증식은 많은 경우에서 관찰할 수 있습니다. 식물 아래에서 진화한 극한 조건”라고 Bartels는 말합니다. 그런데 왜 그럴까요? 가능한 이유: 유전자가 XNUMX개가 아닌 XNUMX개의 복사본으로 존재하는 경우 원칙적으로 XNUMX배 빠르게 읽을 수 있습니다. 따라서 XNUMX배체 게놈은 대량의 필요한 단백질을 매우 빠르게 생산할 수 있게 합니다. 이 능력은 또한 다음의 발달에 중요한 것으로 보입니다. 가뭄 내성.
Craterostigma에서는 가뭄에 대한 더 큰 내성과 관련된 일부 유전자가 더 복제됩니다. 여기에는 소위 ELIP가 포함됩니다. 약어는 "조기 빛 유도 단백질"의 약자로, 빛에 의해 빠르게 켜지고 산화 스트레스로부터 보호하기 때문입니다. 그들은 모든 가뭄에 강한 종에서 높은 복제 수로 발생합니다.
"Craterostigma는 거의 동일한 200개에 가까운 ELIP 유전자를 가지고 있으며 서로 다른 염색체에서 XNUMX개 또는 XNUMX개 사본의 큰 클러스터에 위치합니다."라고 Bartels는 설명합니다. 따라서 가뭄에 강한 식물은 아마도 가뭄 발생 시 빠르게 상향 조절할 수 있는 광범위한 유전자 네트워크에 의존할 수 있습니다.
가뭄에 민감한 종은 일반적으로 동일한 유전자를 가지고 있지만 복제 수는 적습니다. 이것은 또한 놀라운 일이 아닙니다. 대부분의 식물의 씨앗과 꽃가루는 종종 물 없이 오랜 기간이 지난 후에도 발아할 수 있습니다. 그래서 그들은 또한 가뭄으로부터 보호하기 위한 유전 프로그램을 가지고 있습니다. "하지만 이 프로그램은 일반적으로 발아 시 꺼지며 나중에 다시 활성화할 수 없습니다."라고 식물학자는 설명합니다. "대조적으로 부활 식물에서는 활성 상태를 유지합니다."
대부분의 종은 가뭄 내성을 '할 수 있다'
따라서 가뭄 내성은 대부분의 식물이 "할 수 있는" 것입니다. 이 능력을 부여하는 유전자는 아마도 진화 과정에서 매우 초기에 나타났을 것입니다. 그러나 이러한 네트워크는 가뭄에 강한 종에서 더 효율적이며, 더욱이 라이프 사이클의 특정 단계에서만 활성화되지 않습니다.
즉, Craterostigma plantagineum의 모든 세포가 동일한 "가뭄 프로그램"을 가지고 있는 것은 아닙니다. 이것은 연구에 참여한 뒤셀도르프 대학의 연구원들에 의해 나타났습니다. 예를 들어, 다른 가뭄 네트워크 유전자는 잎보다 건조 중에 뿌리에서 활성화됩니다. 이러한 발견은 예상치 못한 것이 아닙니다. 예를 들어 잎사귀는 태양의 유해한 영향으로부터 스스로를 보호해야 합니다. 예를 들어 ELIP의 도움을 받습니다. 수분이 충분하면 식물은 적어도 부분적으로는 방사선을 흡수하는 광합성 색소를 형성합니다. 이 자연 보호는 가뭄 동안 크게 실패합니다. 반대로 뿌리는 햇볕에 타는 것을 걱정할 필요가 없습니다.
이 연구는 왜 일부 사람들이 종 가뭄으로 거의 고통받지 않습니다. 따라서 장기적으로 밀이나 옥수수와 같은 작물의 번식에 기여할 수 있습니다. 가뭄. 기후 변화의 시대에 이러한 것들은 미래에 그 어느 때보다 더 큰 수요가 있을 것입니다.