La luz verde de la esperanza para superar la inseguridad alimentaria provocada-Striga en África

sonda fluorescente encendido identifica la “proteína de atención ‘en las semillas de hierba bruja

Instituto de transformador biomoléculas (ITBM), Universidad de Nagoya

Image: Strigaseeds se tratan con Yoshimulactone, que muestran bioactividad similar a strigolactone.view más

Crédito: ITBM, Universidad de Nagoya; Yuichiro Tsuchiya, Ciencia

Este comunicado de prensa está disponible inJapanese.

Un enfoque molecular se ha utilizado para identificar la proteína responsable de ofStrigaseeds germinación través de la visualización por fluorescencia verde.Estriga, una planta parásita conocida como hierba bruja ha afectado seriamente a millones de hectáreas de campos de cultivo en África que plantea una amenaza importante para la seguridad alimentaria. Sin embargo, el mecanismo exacto de howStrigaseeds detectar cultivos hospedantes no ha sido del todo claro hasta ahora. En un estudio reciente informó en Science, químicos y biólogos del ITBM se han unido para desarrollar una nueva molécula de visualización para examinar el proceso de ofStrigagermination. Se espera que el resultado de este estudio para acelerar la investigación para controlStrigagrowth y salvar las pérdidas de cultivos por valor de miles de millones de dólares estadounidenses cada año.

Nagoya, Japón -Strigais una planta parasitaria que afecta principalmente a partes de África. A pesar de su hermosa flor rosa-púrpura, Strigais una amenaza importante para los cultivos de alimentos, como el arroz y el maíz, ya que infesta la planta de cultivo de acogida a través de sus raíces, privándola de sus nutrientes y agua. La planta huésped, finalmente, se marchita, que conduce a pérdidas de rendimiento en aproximadamente 40 millones de hectáreas de tierra, por un valor de más de 10 millones de dólares, lo que afecta a más de 100 millones de personas. Sin embargo, el mecanismo completo de howStrigadetects la presencia de las plantas huésped ha sido poco claro hasta ahora y se están haciendo esfuerzos para desarrollar nuevos métodos para combatStriga.

Strigais conocido para detectar las plantas de cultivo de acogida de una clase de hormonas vegetales llamados estrigolactonas liberadas por las plantas. Estrigolactonas son conocidos por ser responsable del control de sesión de la ramificación y para atraer micorrizas hongos presentes en el suelo, que suministra a la planta nutrientes. Las plantas aumentan la síntesis de estrigolactona cuando están en un estado de malnutrición para refrenar sus nutrientes de crecimiento y ganancia de hongos. Sin embargo, también estrigolactonas triggerStrigagermination, que en realidad conduce a una mayor privación de nutrientes de la infestación en vez de escapar desnutrición.

“Me di cuenta de que debe haber un receptor de proteína inStrigathat puede detectar cantidades minúsculas de estrigolactona producido por la planta huésped,” dice Yuichiro Tsuchiya, biólogo de plantas en el Instituto de transformador biomoléculas (ITBM) en la Universidad de Nagoya. SinceStrigausually crece sobre parasitando a una planta huésped, los ofStrigahas Intratabilidad genéticos sido la principal barrera para la identificación de su mecanismo de germinación. “Estaba de cribado comercialmente disponibles derivados estrigolactona con la esperanza de encontrar moléculas que pueden identificar el receptor de estrigolactona responsable de inStriga germinación.” Strigais conoce a marchitarse y morir si no son capaces de encontrar un anfitrión después de la germinación. Por lo tanto, las moléculas que puede artificialmente induceStrigagermination sería un agroquímico prometedor para controlStrigagermination de materiales, evitando el parasitismo hacia los cultivos.

Tsuchiya se unió a la Universidad de Nagoya en 2013 y coincidentemente se encontró con el estudiante graduado Masahiko Yoshimura, un químico sintético, en un laboratorio de análisis comunal. Al pasar entre sí varias veces, Tsuchiya comenzó a hablar de su investigación con Yoshimura, que rápidamente expresó un interés en la investigación de Tsuchiya. Junto con Shinya Hagihara, profesor asociado de la ITBM que también es un químico, Yoshimura diseñado una molécula estrigolactona similar, que sintetiza en dos días.

“Me sorprendió la rapidez con Yoshimura-kun sintetizó la molécula sonda”, dice Tsuchiya. “Esto es obviamente un resultado de un amplio entorno de colaboración del ITBM entre la química y la biología.”

“Hemos llamado a la molécula ‘Yoshimulactone (AVG)’, que está diseñado para generar fluorescencia verde al reaccionar y ser descompuesto por los receptores de proteínas que detectan estrigolactonas inStriga,” dice Hagihara.

Yoshimura tratada primero una planta modelo Arabidopsis con Yoshimulactone y se encontró que controla disparar ramificación en la misma forma que estrigolactonas no, lo que indica que exhibe una bioactividad similar. WhenStrigaseeds fueron tratados con Yoshimulactone, el equipo observó germinación de las semillas, junto con fluorescencia verde.

“Nuestras investigaciones muestran thatStrigaseeds poseen receptores de la proteína estrigolactona,” dicen Tsuchiya y Hagihara. “También fuimos capaces de identificar las proteínas reales responsables de la germinación de las semillas inStrigawith la observación de fluorescencia verde, que apareció tras el tratamiento con Yoshimulactone.”

Otras ofStrigaseeds análisis revelaron con Yoshimulactone mecanismo parasitario de thatStriga es probable que trabajar por el reconocimiento inicial de una planta huésped mediante la detección de las inmediaciones estrigolactonas y sus derivados. Este punto de reconocimiento con el tiempo se convierte en la punta de la raíz ofStrigaand provoca el despertar de la entireStrigaseed, que a su vez estimula el crecimiento de las raíces hacia la planta huésped.

“Para ser honesto, yo no había conocido aboutStrigabefore iniciar esta investigación y no tenía ni idea de que una planta con flores de color rosa tan bonito podría tener un efecto tan devastador hacia los cultivos,” dice Yoshimura. “Tenía un poco de conocimiento acerca de las moléculas fluorescentes, lo que me ayudó a diseñar las moléculas de la sonda. A pesar de que yo no tenía un fondo biología, me gustó mucho la realización de los experimentos con plantas y descubrir un componente clave que pueden arrojar luz a la solución de la inseguridad alimentaria causada byStriga “.

La razón principal de por qué theStrigaproblem ha sido tan difícil de superar surge estrategia de supervivencia única de fromStriga.Strigaseeds son de tamaño pequeño (aproximadamente 0,3 mm) y son fácilmente dispersadas por el viento. Además, Strigaseeds permanecen latentes en el suelo durante décadas hasta que encuentra una planta huésped. Con la detección de la planta huésped en las proximidades, las semillas germinan y parásitos infestan la planta huésped. Después de absorber los nutrientes y el agua de la planta huésped, flores theStrigaplant y genera más semillas. Este efecto de bola de nieve hace que sea extremadamente difícil exterminateStrigaonce un campo de cultivo se ve afectado por ella, y puede conducir a un fallo total de los cultivos en los casos graves.

“Mi interés towardsStrigaemerged desde 2004, cuando estaba estudiando germinación de las plantas a través de la detección derivados estrigolactona en Canadá”, dice Tsuchiya. “Tuve la suerte de ser capaz de resolver el misterio largamente buscada de los receptores estrigolactona inStrigaby las moléculas sintetizadas en ITBM. Espero ir a África a los campos de cultivo afectadas por el saveStriga usando nuestra nueva aproximación molecular”, continúa.

equipo de investigación del ITBM está trabajando actualmente en el desarrollo de nuevas moléculas a controlStrigagermination y evitar el parasitismo hacia las plantas de cultivo.

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