Новое австралийское исследование пептидных гормонов, имеющих решающее значение для развития растений, может принести пользу сельскому хозяйству, культуре тканей и смежным отраслям и даже улучшить знания о пептидах у людей.
В исследовании, проведенном учеными из Университета Квинсленда и Сиднея, были синтезированы и изучены функции пептидов CLE, относительно нового класса семейства пептидных гормонов в растениях.
Д-р Бретт Фергюсон из Центра интегративных исследований бобовых в Школе сельского хозяйства и пищевых наук при UQ сказал, что исследование было захватывающим, потому что пептиды CLE играют важную роль в регулировании роста и развития растений, повышении продуктивности, а также приспособление к факторам внешней среды.
«Пептиды CLE потенциально могут быть использованы для управления ростом растений», - сказал он.
Даже небольшое увеличение урожайности может иметь огромное значение для сельского хозяйства, увеличивая производство продуктов питания и продовольственную безопасность, одновременно повышая устойчивость сельского хозяйства.
"Другие исследования показали, что вариант одного пептида CLE может привести к увеличению плодов томата."
Полученные данные открывают новые области исследований для изучения специфики функции/структуры сигнальной системы пептидов CLE у растений.
"Это быстрорастущая область исследований из-за ее важности для сельского хозяйства, пищевой промышленности и других отраслей, связанных с ростом и развитием растений."
Д-р Фергюсон сказал, что, помимо актуальности для развития растений, результаты также имеют отношение к передаче сигналов животных пептидов.
«Пептиды CLE специфичны для растений, но пептиды и связанные с ними рецепторы также обнаружены у животных/людей. Понимание механизмов у растений может помочь нам понять аналогичные механизмы у людей», - сказал он.
Д-р Фергюсон сказал, что пептиды CLE очень трудно обнаружить и извлечь из растений из-за их небольшого размера и чрезвычайно низкой концентрации. В результате пептиды необходимо синтезировать химическим путем, чтобы проверить их функцию в биологических анализах.
"Это сложная химия с биологическим значением", сказал он.
Создание молекулы-мишени с последующим тестированием ее биологической функции не всегда выполняется, особенно когда молекула, такая как пептид CLE, является сложной.
«Несколько пептидов CLE, которые были обнаружены, были модифицированы тремя молекулами сахара арабинозы, связанными вместе», - сказал он.
Однако этот «строительный блок триарабинозы» чрезвычайно сложно синтезировать. В нашем исследовании этот важный строительный блок был синтезирован с использованием передовых методов химического синтеза.
"Стандартный блок, созданный Лабораторией Пейна (Химический факультет Сиднейского университета), теперь легко доступен для доступа к синтетическим пептидным гормонам CLE для проверки их активности в растениях с помощью исследований кормления."
Д-р Фергюсон сказал, что в исследовании использовался строительный блок для химического синтеза CLE40, который представляет собой пептид CLE, который модулирует развитие корня (путем контроля популяции стволовых клеток корня).
"Очевидно, что это очень важный пептидный гормон для роста растений", - сказал он.
Мы также разработали новый тест для подачи пептида CLE40 и мониторинга роста корней.
Используя этот тест, мы показали, что строительный блок важен для активности CLE40.
Изменение корневой архитектуры с помощью ключевых факторов развития рассматривается как ключевой шаг в повышении устойчивости сельского хозяйства и продовольственной безопасности.
"Строительный блок теперь можно использовать для синтеза других пептидов CLE, которые впоследствии можно использовать в исследованиях питания для установления их активности."
Он сказал, что пептиды CLE, которые, как было обнаружено, изменяют аспекты роста или урожайности, имеют огромный потенциал в сельском хозяйстве (потенциал увеличения производства продуктов питания), культуре тканей (потенциал стимулирования развития побегов или корней), цветоводстве (потенциал усиления цветения), и другие отрасли, которые полагались на выращивание растений. Это может быть достигнуто с помощью кормления, целенаправленного размножения или методов редактирования генома.