Известно, что много миллионов лет назад современные континенты выглядели совсем иначе и представляли собой один кусок суши. Ученые выяснили, что все живое в основном обитало под водой. Роголистники считаются первой группой растений, колонизировавших землю. Но биологи никогда не изучали досконально генетику этих древних растений, однако они имеют очень уникальную биологическую структуру. Возможно, их геном будет использован для того, чтобы уменьшить количество используемых удобрений в мире, которые, как известно, вредят природе.
Новейшие исследования
Группа ученых из Цюрихского университета и исследователи определили аминокислотную последовательность ДНК трех роголистников. Специалисты в области биологии обнаружила гены, которые необходимы растению для поглощения углерода и азота.
Результаты исследований могут позволить вывести сельскохозяйственные культуры, которые будут отличаться высокой урожайностью без использования большого количества синтетических удобрений.
Углерод, азот и фосфор
Из курса биологии известно, что жизнь в основном строится на углероде, азоте и фосфоре. Это ключ к повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Поэтому, если удастся раскрыть секреты роголистников, то, возможно, их полезные характеристики будут перенесены на важные сельскохозяйственные растения.
Исследовательская группа начала свой проект по изучению уникального растения еще в 2011 году, научный сотрудник Цюрихского университета сказал, что потребовалось около трех лет на то, чтобы понять, как роголистник можно выращивать, полностью наблюдая его жизненный цикл в лаборатории. Но и это не все. Еще три году ушло на то, чтобы выявить его геномы.
Цели исследования
Цель исследования заключалась в том, чтобы выделить гены, которые необходимы для концентрации углекислого газа внутри хлоропластов, ведь именно эта способность позволяет растениям выделять сахар. Роголистники уникальны среди всех наземных наземных растений и имеют эту особенную способность. Только некоторые виды водорослей способны к такому же поведению в воде.
Ученые сравнивали геномы самого роголистника с геномами водорослей и обнаружила один ген, LCIB. Именно он является общим для двух групп растений, но не схож больше ни к какими другими растениями, произрастающими на земле.
Одна лишь польза
Если бы данный механизм концентрации углерода можно было внедрить в сельскохозяйственные культуры, то можно было бы обойтись гораздо меньшим количеством удобрений, но получать еще больший урожай. Так думает Ли, который также является профессором биологии в Корнельском университете.
Если бы сельскохозяйственные культуры могли развиваться, чтобы иметь сходные симбиотические отношения с цианобактериями, то можно было бы существенно уменьшить количество азотных удобрений. А это пойдет окружающей среде только на пользу. Известно, что остатки попадают в Мировой океан, где наносят непоправимый вред.
Ли планирует дальнейшее изучение этих генов в рамках недавнего гранта EDGE от Национального научного фонда, который стремится разработать технологии для определения функций генов роголистника.
Пробел в знаниях устранен
Данные исследования также пролили свет на эволюцию ранних наземных растений. Роголистники и мох были одними из первых растений, появившихся на земле. Но вот как они были взаимосвязаны, пока не было ясно.
С точки зрения взаимоотношений наземных растений была огромная дискуссия о том, где все же произрастали роголистники. Здесь у ученых есть веские доказательства того, что они и мхи все более тесно связаны друг с другом, чем с другими растениями.
Полученные данные заполняют действительно важный пробел в том, как действительно шла эволюция наземных растений. Если дело пойдет так и дальше, то, возможно будет раскрыт секрет древней растительности и не придется так много использовать удобрений.
