Как растения адаптируются к микрогравитации

23:29 30/01/2018
👁 246

бортинженер Стив Свонсон (39)

Растения растут практически везде на Земле и способны адаптироваться к экстремальным условиям, начиная от засухи и заканчивая болезнями. Космический полет, однако, подвергает растения стрессам, которые не встречаются нигде на их родной планете. Выращивание растений на борту Международной космической станции предоставляет уникальную возможность изучить, как растения адаптируются к микрогравитации.

Понимание того, как космический полет влияет на растения, имеет решающее значение для будущих усилий по выращиванию растений во время космического полета. Оптимизация роста растений, как на земле, так и в космосе, имеет решающее значение, потому что растения могут служить источником питания для долгосрочных миссий или даже использоваться для дополнения миссий жизнеобеспечения.

“Есть много мест на Земле, которые становятся непригодными для многих растений из-за загрязнения, повышения температуры и т. д. Любая новая среда-может помочь нам подготовиться к размножению культур, которые смогут расти в местах, в которых им никогда не приходилось произростать раньше”, – сказал главный следователь Анна-Лиза Пол .

“Мы думаем, что генетика будет играть определенную роль в адаптации к космическому полету”,-сказал исследователь Роберт Ферл. “Мы не ожидали, что некоторые гены могут играть столь вжные роли. Мы обнаружили, что изменения в одном гене могут позволить растению быть намного лучше адаптированным к космическому полету-по крайней мере, по количеству экспрессии генов.

В 2014 году астронавт НАСА Стив Свонсон вырастил arabidopsis thaliana, или thale cress, семена на борту станции.Семена представлены тремя генотипами: Wassilewskija (РВ), Колумбия-0 (Кол-0) и Колумбия-0 PhyD (phyD). Последний штамм, phyD, отличались от Колумбии-0 только в результате мутации в гене phyD. Половина семян выращивалась в условиях внешней освещенности, а другая половина – в темноте. Позже исследователи извлекли РНК из корней этих растений, чтобы количественно оценить изменения экспрессии генов в результате космического полета.

В то время как ДНК может сказать вам, если ген присутствует или отсутствует в организме, РНК будет измерять его уровень транскрипции говорит исследователям, если ген испытывает изменения в уровне экспрессии во время космического полета.

Что касается здоровья и продуктивности растений, то три генотипа отреагировали аналогично космическому полету. Только наземные растения , выращенные на свету, показали значительную разницу в длине корней. Секвенирование РНК растений показало другую историю. Все три генотипа изменили экспрессию генов, но различались по количеству и типу пораженных генов. Например, у phyD было меньше изменений в экспрессии генов, чем у Col-0, несмотря на то, что генотипы отличались только одним геном. Количество и тип генов с измененной экспрессией также варьировались в зависимости от условий освещения. Изменения экспрессии генов в растениях чаще наблюдались при освещении, чем в темноте. Между тем, многие гены, которые были выражены в растениях, выращенных на свету, не показали никаких изменений в растениях, выращенных в темноте, и наоборот.

Некоторые типы генов чаще изменялись , например, гены, управляющие клеточными стенками и межклеточной связью. Другие были специфичны для генотипов или условий освещения. Исследовательская группа пришла к выводу, что ответ растений на космический полет лучше всего характеризовать категориями генов, а не конкретными генами.

Различие между реакциями Col-0 и phyD говорит о том, что нежелательная экспрессия Гена во время космического полета может быть подавлена путем чередования одного или нескольких генов. Генотип phyD проявляет меньше выражений, чем Генотип Col-0, несмотря на то, что два генотипа отличаются одной мутацией.

Это говорит о том, что при дальнейших исследованиях можно было бы разработать штаммы растений с минимально измененной экспрессией Гена во время космического полета. Изучение реакций альтернативных генотипов на космический полет может облегчить будущие попытки выращивания растений в условиях микрогравитации.

Добавить комментарий