การค้นพบทำเครื่องหมายโมเลกุลแรกที่ดึงดูดละอองเรณูเข้าสู่พืช
เป็นเวลากว่าศตวรรษแล้วที่นักวิจัยได้ประหลาดใจ เว็บสล็อต กับการที่ละอองเรณูเล็ดลอดเข้าไปในพืช เติบโตเป็นท่อที่บิดและหมุนไปถึงรังไข่เป้าหมาย แต่ธรรมชาติของเพลงไซเรนที่นำทางการสืบเชื้อสายนี้ยังคงเป็นปริศนามาจนถึงตอนนี้ เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้ระบุโมเลกุลที่แน่นอนซึ่งพืชหนึ่งต้นใช้เพื่อดึงดูดหลอดเรณูไปยังอวัยวะสืบพันธุ์ โปรตีน ซึ่งนักวิจัยในญี่ปุ่นและเยอรมนีขนานนามว่า LUREs สามารถส่งสัญญาณไปยังหลอดเรณูได้จากระยะไกลถึง 200 ไมโครเมตรในTorenia fournieriทีมงานรายงานในวันที่ 19 มีนาคมNature แม้ว่าบทบาทของโปรตีนจะดูเฉพาะเจาะจงสำหรับดอกไม้นี้ แต่การค้นพบนี้ยังคงเป็นความก้าวหน้าในการทำความเข้าใจการสืบพันธุ์ของพืช นักวิจัยคนอื่นๆ กล่าว
นักวิทยาศาสตร์ได้ถกเถียงกันมานานแล้วว่าหลอดละอองเรณูตอบสนองต่อสัญญาณทางเคมีภายในพืชหรือไม่ Mark Johnson นักพันธุศาสตร์พืชที่มหาวิทยาลัยบราวน์ในพรอวิเดนซ์ RI โดยการแสดงบทบาทของโปรตีนเหล่านี้ในดอกไม้นี้ “กระดาษนี้ตอกย้ำจุดที่ชัดเจนมากในตอนนี้” เขาพูดว่า.
การแตะกลีบดอกไม้เป็นเพียงอุปสรรค์แรกสำหรับเม็ดละอองเรณู จากนั้นจะต้องปลูกหลอดตามทรงกระบอกยาวที่เรียกว่าลักษณะและค้นหารังไข่ของดอกไม้เพื่อให้อสุจิสามารถเคลื่อนผ่านและปฏิสนธิกับไข่ได้จริง T. fournieriหรือที่รู้จักในชื่อดอกวิชโบน ทำให้เกิดระบบแบบจำลองที่ดีเนื่องจากรังไข่หรือถุงตัวอ่อนของรังไข่ยื่นออกมาจากฐานของดอกไม้ นักชีววิทยาพืช Tetsuya Higashiyama จากมหาวิทยาลัยนาโกย่าในญี่ปุ่นและเพื่อนร่วมงานของเขาได้ตั้งข้อสังเกตในการศึกษาใหม่นี้
งานวิจัยก่อนหน้านี้ของทีมแนะนำว่าเซลล์ซินเนอร์จิด ซึ่งกอดถุงเอ็มบริโอ ควบคุมท่อเมื่อพวกมันเข้าใกล้รังไข่ คล้ายกับตัวควบคุมการจราจรทางอากาศที่เคลื่อนเครื่องบินไปยังลานจอด ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยได้สำรวจโปรตีนมากกว่า 2,000 รายการที่แสดงบนเซลล์ที่ทำงานร่วมกันเพื่อจับโมเลกุลที่แน่นอนซึ่งล่อหลอดเรณูไปที่ถุงตัวอ่อน
กลุ่มของโมเลกุลที่เรียกว่าโปรตีนที่อุดมด้วยซิสเทอีนหรือ CRP มักพบในเซลล์เสริมฤทธิ์กัน นักวิจัยมุ่งเน้นไปที่สามที่ใหญ่ที่สุด: TfCRP1, TfCRP2 และ TfCRP3 และทดสอบศักยภาพการดึงดูดของโปรตีนโดยการฉีด TfCRP3 ใกล้หลอดเรณูบนจานการเจริญเติบโต หกสิบเปอร์เซ็นต์ของหลอดหันไปทางโปรตีน
เมื่อรวมเข้ากับเจลาตินบีดซึ่งวางห่างจากหลอดเรณูประมาณ 50 ไมโครเมตร
ดูเหมือนว่า TfCRP2 จะไม่ดึงดูดหลอดเรณู แต่ TfCRP1 ดึงดูดได้ถึง 56 เปอร์เซ็นต์ของหลอดเรณูและ TfCRP3 มากถึง 73 เปอร์เซ็นต์ สิ่งนี้กระตุ้นให้นักวิจัยเปลี่ยนชื่อโปรตีนเหล่านี้ LURE1 และ LURE2 เมื่อนักวิจัยขัดขวางการผลิตโปรตีนเหล่านี้ในถุงน้ำของตัวอ่อน หลอดเรณูจำนวนน้อยลงอย่างมากที่เข้าข้างรังไข่ การสังเกตนี้เป็นหลักฐานเพิ่มเติมว่า LUREs ทำหน้าที่เป็นตัวดึงดูดในT. fournieriนักวิจัยเขียน
“โมเลกุลนี้เป็นโมเลกุลที่ขาดหายไปสำหรับการสืบพันธุ์ของพืช” ฮิกาชิยามะกล่าว แม้ว่าโปรตีน LURE จำเพาะเหล่านี้จะไม่ดึงดูดหลอดเรณูในการทดสอบกับพืชชนิดอื่น แต่ฮิกาชิยามะและเพื่อนร่วมงานของเขาเชื่อว่าโปรตีนที่อุดมด้วยซิสเทอีนอื่น ๆ อาจทำหน้าที่เป็นตัวดึงดูดในระบบเหล่านั้นเช่นกัน ขั้นตอนต่อไปรวมถึงการระบุว่าโปรตีนชนิดใดเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น LUREs ในพืชชนิดอื่น และโปรตีนชนิดใดที่ควบคุมหลอดเมื่อพวกมันอยู่ห่างจากถุงตัวอ่อนมากขึ้น เขากล่าว
การค้นหาว่าเซลล์เรณูรับรู้สัญญาณจากโปรตีน LURE อย่างไรจอห์นสันกล่าวเสริม การแหย่กลไกของการเติบโตของเซลล์เป้าหมายในที่สุดอาจช่วยให้นักวิจัยเข้าใจว่าไม้ดอกสร้างเมล็ดพืชหรือใช้เป็นแบบจำลองสำหรับวิธีที่เซลล์พืชและสัตว์ชนิดอื่นส่งและรับสัญญาณอย่างไร เขากล่าว
กระเพาะปัสสาวะเปิดกว้าง
ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ กับดักเล็กๆ ของพืชที่กินเนื้อเป็นอาหารจะกลายเป็นกระเพาะที่อ้าปากค้างอย่างน่าประทับใจ Utricularia gibba ( Utricularia gibba ) ที่ไม่มี รากและลอยอยู่ในแหล่งอาศัยของพื้นที่ชุ่มน้ำจะกินหมัดน้ำและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังขนาดเล็กอื่นๆ สิ่งมีชีวิตที่เดินทางผ่านขนประสาทสัมผัสของพืชจะถูกดูดเข้าไปในกับดักที่มีลักษณะคล้ายกระเพาะปัสสาวะเพื่อย่อย
นักประสาทวิทยา Igor Siwanowicz จาก Janelia Farm Research Campus ของ Howard Hughes Medical Institute ในเมือง Ashburn รัฐเวอร์จิเนีย ได้สร้างภาพหลอนประสาทของกับดักของ bladderwort โดยใช้สีย้อมเรืองแสงเพื่อติดแท็กเซลลูโลสในผนังเซลล์ของพืช กับดักนี้มีความยาวเพียง 1.5 มม. เขาจึงขยายภาพ 100 เท่าเพื่อแสดงรายละเอียดปลีกย่อย รวมถึงต่อมย่อยอาหารที่อยู่ติดกับผนังด้านในของกับดัก (กากบาทสีแดง) พืชยังเล่นกีฬานักโบกรถด้วยกล้องจุลทรรศน์: สาหร่ายสีเขียวเซลล์เดียวที่อาศัยอยู่ในกับดัก (ดิสก์สีแดงและสีน้ำเงิน แสดงสามชนิด) สาหร่ายหนีการย่อยอาหารโดยการนั่งยองในกับดักที่เก่ากว่าและไม่ได้ใช้งาน
ส่วนของเซลล์เช่นคลอโรพลาสต์เก็บเกี่ยวแสงที่สิ่งมีชีวิตใช้จากสาหร่ายที่กินเข้าไป ทากทะเลบางตัวยึดคลอโรพลาสต์ที่ถูกขโมยมาเป็นเวลาหลายเดือน นักวิทยาศาสตร์คิดว่าทากอาจได้รับอาหารพิเศษจากออร์แกเนลล์สังเคราะห์แสง ( SN: 2/13/10, p. 10 )
แต่ตอนนี้ ดูเหมือนว่า 2 ใน 4 สายพันธุ์ที่รู้ว่าขโมยคลอโรพลาสต์ไม่ได้ใช้พวกมัน ทากไม่มียีนที่จำเป็นในการช่วยให้คลอโรพลาสต์ทำงาน และหากปราศจากอาหาร พวกมันจะอดตายในอัตราเดียวกับในที่มืดเช่นเดียวกับในความมืด ซึ่งคลอโรพลาสต์ไม่สามารถทำงานได้ นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายนในProceedings of the Royal Society B.
