_ Sparanghelul și orhideele sunt mai asemănătoare decât crezi: Catalog de referință al peretelui celular cu 287 de specii create

Ce are în comun un sparanghel cu o orhidee de vanilie? Nu prea mult, dacă te uiți doar la apariția celor două plante. Cu toate acestea, când te uiți înăuntru, frunzele lor sunt mai asemănătoare decât ai crede, așa cum reiese din compoziția pereților lor celulari.

Prin studierea pereților celulelor vegetale – care sunt pentru plante ceea ce sunt scheletele pentru oameni – putem dezvălui compoziția modului în care sunt de fapt construite frunzele și tulpinile plantelor. Este exact ceea ce a făcut o echipă de cercetători de la Universitatea din Copenhaga, într-un studiu amplu și cuprinzător. Procedând astfel, au creat ceva cu adevărat nou: un „catalog de referință” mare de compoziții ale peretelui celular al plantelor din 287 de specii, reprezentând în linii mari întregul regn vegetal.

„Plantele cu flori au reușit să se adapteze la cele mai multe. medii neprimitoare și cele mai dure din lume, în parte datorită construcției pereților lor celulari.Aceștia asigură plantelor atât structură mecanică, cât și transportul intern al apei.Pereții celulari vegetali sunt alcătuiți din mulți carbohidrați diferiți, fiecare având un caracter unic. structură și funcție – vă puteți gândi la ele ca niște blocuri de construcție de jucărie”, spune botanistul Louise Isager Ahl de la Muzeul de Istorie Naturală din Danemarca.

Ea continuă: „Deși oamenii se bazează foarte mult pe plante și pe carbohidrații lor pentru hrană. , materiale de construcție, îmbrăcăminte și medicamente, cunoștințele noastre despre structura lor fină sunt încă destul de limitate. Știm că carbohidrații sunt unele dintre cele mai complexe structuri chimice din natură, dar cum sunt asamblate, cum funcționează și cum au evoluat de-a lungul timpului. Ultimele câteva milioane de ani sunt încă în mare parte necunoscute.”

Prin analizarea țesuturilor de frunze și tulpini de la 287 de specii diferite de plante, cercetătorii au investigat legătura dintre carbohidrații de plante ultra-complecși și istoria lor evolutivă, formele de creștere și habitatele. . Speciile incluse în studiu reprezintă cele mai importante ramuri evolutive ale arborelui vieții plantei, de la alge la plante vasculare.

Ipoteza cercetătorilor a fost că forma de creștere și habitatul ar afecta, de asemenea, structura peretelui celular al plantei. Ei se așteptau, de exemplu, să găsească asemănări în compoziția peretelui celular între specii care erau îndepărtate genetic, dar trăiesc în același mediu. Acesta s-a dovedit a nu fi cazul:

„De exemplu, într-o pădure de fag tipic daneză, veți găsi fagi, anemone, diverse ierburi și alte plante. Deoarece au același habitat, ar fi ușor să credem că și construcția lor este similară. Cu toate acestea, analizele noastre arată că compozițiile de carbohidrați ale pereților lor celulari sunt foarte diferite. Și când comparăm compozițiile de carbohidrați cu istoria familiei plantelor, habitatul și forma de creștere, putem vezi că în primul rând istoria lor familială este cea care determină structurile lor individuale”, explică Ahl.

„Compoziția de carbohidrați a unei plante este astfel mai strâns legată de locul în care este plasată într-un arbore genealogic decât de habitatul său. și forma de creștere. Aici, moștenirea joacă un rol mai important decât mediul”, adaugă profesorul Peter Ulvskov de la Departamentul de Științe ale Plantelor și Mediului.

În schimb, aceasta înseamnă și că speciile care se aseamănă morfologic între ele sau trăiesc. în același tip de habitat poate fi construit în moduri foarte diferite. Un bun exemplu în acest sens se referă la o pereche de suculente studiate de oamenii de știință.

„Printre altele, am examinat două specii suculente, planta de jad (Crassula ovata) și colierul de jad (Peperomia rotundifolia); ambele sunt plante obișnuite de living în care frunzele seamănă între ele. Cu toate acestea, aparțin două familii diferite, iar când ne uităm la carbohidrații lor, se dovedește că și cele două plante sunt construite foarte diferit”, spune Ahl.

Oamenii de știință speră că alții vor folosi setul lor mare de date, care este disponibil gratuit, împreună cu articolul lor din revista Plant, Cell & Environment. Catalogul compozițiilor peretelui celular ar putea fi folosit, de exemplu, ca punct de plecare pentru ameliorarea țintită a plantelor de cultură.

„Chiar dacă pereții celulari ai plantelor sunt o componentă importantă în hrana noastră, hrana pentru animale, textile și alte materiale, încă trebuie să ne țintăm ameliorarea plantelor cultivate pentru a le îmbunătăți proprietățile peretelui celular. De exemplu, pereții celulari determină în mare măsură digestibilitatea materialului vegetal. Creșterea direcționată a pereților celulari ar putea crește atât calitatea, cât și durabilitatea de hrană pentru animale. Acum există un catalog de la care să începeți", spune Ulvskov.

În plus, cercetătorii cred că setul de date este ideal atunci când vine vorba de cercetarea plantelor rezistente la climă.

„Datele noastre pot fi folosite ca o enciclopedie sau o bază de date de referință pentru cercetători atunci când aceștia, de exemplu, doresc să planifice un studiu asupra unui grup de plante la care nu au lucrat anterior. De exemplu, dacă doriți să studiați modul în care speciile de plante în Pădurea tropicală, deșertul sau pădurea reacționează la influențele mediului, cum ar fi seceta, nivelurile ridicate de CO2 sau inundațiile, setul de date poate fi folosit ca punct de referință”, spune Ahl.

Acest tip de cunoștințe este important deoarece Schimbările climatice vor schimba probabil habitatele plantelor:

„Toate schimbările climatice și de mediu cu care ne confruntăm acum provoacă plantele planetei și, prin urmare, și oamenii, deoarece suntem profund dependenți de modul în care funcționează plantele. Dacă avem de gând să dezvoltăm plante mai rezistente, este important să înțelegem mecanismele prin care acestea supraviețuiesc sau cedează. Aici, înțelegerea blocurilor lor de construcție, sub formă de pereți celulari și carbohidrați, joacă un rol cheie”, conchide Ulvskov.

Cercetătorii au analizat țesutul de frunze și tulpini de la 287 de specii de plante special selectate. Speciile reprezintă atât principalele ramuri evolutive ale regnului vegetal, dar și adaptări la o varietate de habitate.

Probele au fost examinate folosind metoda MAPP (microarray polymer profiling), care a oferit compoziții unice de carbohidrați (polizaharide) pentru ambele frunze. și materialul tulpinii. Aceste date au fost apoi legate de istoria de dezvoltare a plantelor și a habitatelor lor respective.

Materiale vegetale au fost colectate atât în ​​natură, în primul rând pe insula Zeelandă, Demarca, cât și de la Universitatea din Diversele colecții din Copenhaga de la Muzeul de Istorie Naturală din Grădina Botanică a Danemarcei, sere universitare din campusul Frederiksberg și Arboretum din Hørsholm.

(Fluierul)