山火事は風景を一掃し、死をもたらす可能性があります 大挙して 植物に。 しかし、火災が非常に多くの植物を一掃すると、生存者にチャンスが開かれます。 炎から保護された種子は、KAI2 と呼ばれる「煙検出器」タンパク質を使用して、煙の匂いがするまで発芽を待つことができますが、このスキルはどこから来たのでしょうか? アンジェリカ・ゲルシオらは、火に適応していない植物を調べた KAI2タンパク質が彼らのために何をするかを見るために.
KAI2 タンパク質は、植物が進化の初期段階で開発したものです。 タンパク質は、カリキンと呼ばれる化学物質と相互作用します。 カリキンは、植物を燃やすことによって生成されるため、植物にとって特に有用な化学物質です。 植物がカリキンの匂いを嗅ぐことができれば、他の植物に問題があることを知っているので、カリキンは新しい植物が発芽するための種子の発芽を引き起こすことができます.
この能力は非常に価値があり、Flematti と同僚は、 白亜紀に初めて煙を感知できるようになった、種子を生産する植物である被子植物が急速に進化していた時代。 最近では、カリキンは、植物学者のお気に入りのモデル植物であるシロイヌナズナなど、他の方法では耐火性に適応していないいくつかの植物で発芽を誘発することができます.
ゲルシオと同僚が研究した植物は ピサムサティバム、ガーデンエンドウ、通常は火にうまく対処できない別の植物. 研究者がエンドウ豆に注目したのは、エンドウ豆がいくつかの作物種を含む顕花植物の最大のファミリーの XNUMX つであるマメ科植物に属しているためです。 マメ科植物は、微生物との共生を通じて、空気中の窒素を「固定」することができます。
彼らは、元の KAI2 遺伝子がマメ科植物の進化の初期に複製され、KAI2A と KAI2B の XNUMX つの遺伝子を生成することを発見しました。 遺伝学、生化学、タンパク質結晶学のさまざまな高度な技術を使用して、XNUMX つの受容体が異なるリガンドに反応することを発見しました。 リガンドは、受容体が受け取る化学物質です。 リガンドは受容タンパク質分子に不可逆的に結合し、受容体は細胞内で反応を引き起こします。
Guercio と同僚は、顕微鏡を使用してオングストローム スケールで細胞を調べました。 オングストロームは 14 億分の 2 メートルであり、原子間の距離を測定するために使用する種類のスケールです。 細胞を綿密に調べると、リガンドと受容体だけでなく、XNUMX つが結合するプロセスも見ることができました。 著者らは次のように書いています。その後、触媒ヒスチジンと安定した付加物を形成します。」
チームは、KAI2B がストリゴラクトンと呼ばれる植物ホルモンのクラスを含む広範囲のリガンドに反応することを発見しました。 ストリゴラクトンは、根や新芽の成長や、根のネットワークが土壌中の菌類や微生物にどのように反応するかなど、植物のさまざまなプロセスに影響を与えます。 これらのストリゴラクトンが植物でどのように機能するかを理解することは、より少ない肥料を必要とするより効率的な作物の開発に役立つ可能性があります.
研究論文
Guercio, AM, Torabi, S., Cornu, D., Dalmais, M., Bendahmane, A., Le Signor, C., Pillot, J.-P., Le Bris, P., Boyer, F.-D. ., Rameau, C., Gutjahr, C., de Saint Germain, A. and Shabek, N. (2022) 「構造的および機能的分析は、エンドウ豆 KAI2 受容体の多様性を説明し、信号認識中の立体選択的触媒作用を明らかにする」、Communications Biology。 https://doi.org/10.1038/s42003-022-03085-6
