Zespół finansowanych przez UE naukowców zbadał popularny chwast, aby odkryć, dlaczego niektóre rośliny mogą być zakażone kilkoma wirusami jednocześnie. Badacze odkryli, że odpowiedzi należy szukać w różnicach genetycznych między roślinami.
Wirusy powszechnie występują w królestwach zwierząt i roślin. Co jednak sprawia, że niektóre organizmy są bardziej podatne na choroby? Wykorzystując zaawansowane techniki i narzędzia, naukowcy wspierani przez finansowany ze środków UE projekt RESISTANCE poszukiwali odpowiedzi w królestwie roślin.
W trakcie niedawno przeprowadzonych badań, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie „Nature Communications”, naukowcy odkryli, że kilka różnych wirusów może zainfekować tego samego gospodarza. Odkryli również, że najważniejszym czynnikiem, który wpływa na różnorodność wirusów w przyrodzie jest struktura genetyczna, czyli genotyp, gospodarza. Biorąc pod uwagę nagły spadek różnorodności genetycznej populacji naturalnych, można stwierdzić, że niektóre gatunki mogły stać się bardziej podatne na infekcje i wymarcie.
Już teraz naukowcy wiedzą, że różnice genetyczne mogą odgrywać rolę w wykształceniu odporności zwierząt i roślin na konkretne wirusy. Jednak większość organizmów jest gospodarzami dla więcej niż jednego rodzaju patogenu. „Uwzględnienie różnorodności zakażenia jest konieczne, aby zrozumieć i przewidzieć dynamikę chorób i konsekwencje dla gospodarza”, powiedziała prof. Anna-Liisa Laine w komunikacie prasowym opublikowanym na stronie internetowej partnera projektu, Uniwersytetu Helsińskiego. Zespół projektu RESISTANCE udowodnił, że różnice genetyczne mają znaczny wpływ na różnorodność wirusów w poszczególnych jednostkach. „To sugeruje, że uszczuplenie różnorodności genetycznej w ramach gatunku może zwiększać ryzyko infekcji wirusowej”, powiedziała badaczka.
Rośliną wykorzystaną podczas badań była Plantago lanceolata, znana szerzej jako babka lancetowata. Zespół projektu RESISTANCE stworzył 80 klonów z 4 różnych wariantów rośliny poprzez rozmnożenie jej korzeni. Klony zostały następnie posadzone wśród naturalnej populacji babki lancetowatej w czterech lokalizacjach na Wyspach Alandzkich na Morzu Bałtyckim podczas sezonowej epidemii wirusa. „Dzięki umieszczeniu identycznych roślin w różnych środowiskach, i przy pozostałych czynnikach niezmienionych, mogliśmy szczegółowo zbadać rolę uwarunkowań genetycznych”, wyjaśniła prof. Laine.
W czasie trwania eksperymentu dwukrotnie zebrano liście – w drugim i siódmym tygodniu – aby sprawdzić, które z pięciu powszechnie występujących wirusów roślin zainfekowały klony babki lancetowatej. Naukowcy stwierdzili, że 68 % z 320 roślinnych żywicieli było zakażonych co najmniej 1 wirusem. Spośród zainfekowanych roślin 23 % było żywicielem więcej niż 1 wirusa. Łącznie odnotowano 17 różnych kombinacji, obejmujących od 1 do 4 wirusów u pojedynczej rośliny.Spośród licznych czynników, takich jak uwarunkowania genetyczne, wielkość rośliny, lokalizacja, uszkodzenie przez gatunki roślinożerne oraz interakcje między wirusami, na różnice w składzie wirusa roślin najbardziej wypłynęła struktura genetyczna gospodarza. „Jako pierwsi wykazaliśmy, że różnice genetyczne, najprawdopodobniej w genach odporności, są kluczowe dla sposobu, w jaki te różnorodne populacje patogenów gromadzą się w organizmie gospodarza”, stwierdziła prof. Laine. „Jednym z kolejnych kroków będzie teraz identyfikacja podstawowych genów”.
Wyniki uzyskane przez zespół projektu RESISTANCE (Resistance evolution in response to spatially variable pathogen communities) wskazują, że utrata różnorodności może zwiększyć podatność gatunków na infekcje wirusowe, a w konsekwencji skutkować wymarciem niektórych z nich. Wyniki badania mogłyby także pomóc w opracowaniu praktyk rolniczych mających na celu poprawę odporności wirusowej upraw. „Uwzględnienie różnorodności genetycznej w systemach upraw powinno stać się elementem zrównoważonego sposobu kontrolowania chorób w rolnictwie. Nie tylko poszczególnych szkodników, ale całych populacji patogenów”, podsumowała prof. Laine.
Więcej informacji:
poleca:
