Maanalaisen orkidean outo elämä

TORhizanthella gardnericapitulum (pää, joka sisältää pieniä kukkia) ampuu esiin syvälle haudatusta sipulista. Kuva: Tri Etienne Delannoy

Kaunista ja outoa,Rhizanthella gardnerion kriittisesti uhanalainen orkidealaji Länsi -Australian osavaltiossa, joka viettää koko elinkaarensa maan alla. Se on loinen, joka saa ravintoa sienilajilta, joka elää symbioottisesti luudanharjan juurien kanssa Länsi -Australian takapihalla. Huolimatta siitä, että tämä maanalainen orkidea on menettänyt kykynsä fotosynteesiä omaan ruokaansa, se säilyttää edelleen kloroplastinsa-soluyksiköt, joilla on omat geeninsä ja jotka useimmissa kasveissa suorittavat fotosynteesiä.Rhizanthella gardnerisisältää vähiten missä tahansa kasvissa olevia kloroplastigeenejä, ja ne ovat geenejä, jotka eivät osallistu fotosynteesiin. Nämä jäljellä olevat geenit ja niiden toiminnot voisivat antaa uusia näkemyksiä kriittisistä prosesseista kasvien elämässä.

Tämä epätavallinen orkidea on kriittisesti uhanalainen, ja luonnossa on vain viisikymmentä tunnettua kasveja, joita löytyy viidestä paikasta Länsi -Australiassa. Harvinaisuutensa vuoksi orkideoiden sijainnit ovat salaisia. Niitä on myös erittäin vaikea löytää. Professori Mark Brundrett Wheatbelt Orchid Rescue Projectista sanoiLehdistötiedote,

Tarvitsimme kaiken mahdollisen avun, koska vain yhden maanalaisen orkidean löytäminen kesti usein tuntikausia käsien ja polvien pensaiden alla!

Osittain suljettuRhizanthella gardnericapitulum paljastui vain muutaman senttimetrin maanpinnan alapuolelle. Kuva: Tri Etienne Delannoy

Rhizanthella gardneriviettää hyvin erikoista elämää. Kasvi viettää koko kasvukauden maan alla; silloinkin, kun se kukkii, kukinta on useita senttimetrejä maanpinnan alapuolella. Toisin kuin useimmat muut kasvit, tämä orkidea ei fotosynteesi omaa ruokaaan, vaan on sen sijaan kehittänyt loistaudin suhteeseen sieneen, joka liittyy luudanharjapensaan juuriin. (Tietyt sienityypit elävät symbioottisesti tietyntyyppisten kasvien kanssa - sienet tarjoavat kasveille mineraaliravinteita ja vettä, ja isäntäkasvit puolestaan ​​tarjoavat sienille fotosynteesihiilihydraatteja.) Tohtori Etienne Delannoy, tieteellisen tutkimuksen pääkirjailija paperia aiheestaRhizanthella gardneriäskettäin julkaistu vuonnaMolekyylibiologia ja evoluutio, kertoi ForVM: lle,

Kyllä, se on todella upea kasvi! Esimerkiksi orkidean, sienen ja luudan pensaan välillä on erittäin tiukka suhde siinä määrin, että tämän orkidean siemenet voivat itää vasta, kun he ovat saaneet tartunnan kyseisellä sienellä, edellyttäen, että sieni on todella mykorroosi [asuu symbioosi] luudan pensan kanssa. Siemenet ovat meheviä, mikä on ainutlaatuista orkideoille. Rotat voivat syödä niitä ja itävät edelleen.



Vaikka tämän orkidean epätavallinen elämä varmasti vangitsee mielikuvituksen, sillä on toinen salaisuus, syvällä soluissaan.

Lähikuva yksittäisistä kukista pimeässäRhizanthella gardneriLuku Kuva Luotto: Dr. Etienne Delannoy

Fotosynteesi on prosessi, jossa kasvit käyttävät auringonvaloa veden ja hiilidioksidin muuttamiseksi hapeksi ja sokeriksi. Tämä tehdään kloroplasteissa - kasvisolujen organelleissa, jotka antavat lehdille vihreän värin. Organellit ovat solujen alayksiköitä, joilla on tietty toiminto, ja sisältävät oman DNA: n. Tutkijat arvelevat, että kloroplastit ovat peräisin vapaasti elävistä fotosynteettisistä syanobakteereista, jotka liitettiin soluihin, jotka lopulta kehittyvät kasveiksi. Evoluution aikana jotkut syanobakteerigeenit kloroplasteissa joko kadotettiin tai vietiin kasvisolujen ytimeen.

Useimmilla kasveilla ja levillä on noin 110 geeniä kloroplasteissaan, mutta kaikkia näitä geenejä ei ole koodattu fotosynteesiin. Näiden muiden geenien toimintojen lajittelu on ollut vaikeaa fotosynteesissä. Mutta ei-fotosynteesivän maanalaisen orkidean solut säilyttävät edelleen kloroplastinsa, ja näiden kloroplastien tulisi sisältää vain geenejä, jotka koodaavat muita toimintoja kuin fotosynteesi. Tohtori Delannoy ja hänen tiiminsä sekvensoivat klooriplastien genominRhizanthella gardnerija havaitsi, että sillä on vain 37 geeniä, pienin määrä, joka tiedetään kaikissa kasveissa. Nämä 37 geeniä sisältävät ohjeet neljän tärkeän kasviproteiinin syntetisoimiseksi. Tämä löytö on antanut merkittävän askeleen kohti kloroplastien koko tarkoituksen ymmärtämistä kasvisoluissa ja voi auttaa tutkijoita ymmärtämään muiden soluorganellien kehitystä ja toimintoja.

Täysin aukiRhizanthella gardnericapitulum aMelaleuca uncinata(luuta pensas pensas) runko. Kuva: Tri Etienne Delannoy

Rhizanthella gardneri, orkidea, joka elää koko elämänsä maan alla, ei tarvitse fotosynteesiä, kun siitä on tullut loinen sienelle, joka elää symbioottisessa suhteessa Länsi -Australian takapihan puupensaan kanssa. Verrattuna muihin kasveihin tällä orkidealla on vähiten geenejä kloroplastissaan (kasvisolun alayksikkö, jolla on oma genomi). Kasvien kloroplastien ensisijainen tehtävä on fotosynteesi, mutta koska tämä orkidea ei enää fotosynteesi, sen kloroplasteihin jääneet geenit, joita esiintyy myös muissa kasveissa, palvelevat eri tarkoitusta. Rhizanthella gardnerin kloroplastien toimintojen ymmärtäminen antaa tutkijoille arvokasta tietoa tästä Länsi -Australian maanalaisesta orkideasta sekä kasveille välttämättömistä prosesseista.

Lähikuva yksittäisistä kukista valkoisenaRhizanthella gardneriLuku Kuva Luotto: Dr. Etienne Delannoy

Miten kasvit saivat siemeniä?

George Whitesides sanoo, että nanotekniikka opettaa meille kasvien salaisuuksia