Manipulasi genetik: air liur serangga mempengaruhi pertumbuhan tanaman

Serangga tertentu menyebabkan serangga membentuk gelang yang disebut. (Imej: Volodymyr / stock.adobe.com)

Serangga dapat mengubah perkembangan tanaman

Satu kajian baru-baru ini mengenal pasti protein dalam air liur aphids yang dapat mengubah perkembangan tanaman. Protein ini mendorong pertumbuhan tidak normal yang disebut galls, yang menyediakan tempat terlindung bagi serangga untuk memberi makan dan membiak.

'

Serangga sebenarnya dapat memprogram semula pertumbuhan tanaman dengan mengubah bahagian tanaman biasa menjadi tempat persembunyian berpola khas. Dengan cara ini, tempat selamat untuk pengambilan dan pembiakan makanan dapat dibuat, menurut kajian yang dilakukan oleh penyelidik dari Institut Perubatan Howard Hughes. Kajian itu diterbitkan dalam jurnal berbahasa Inggeris "Current Biology".

Banyak serangga menghasilkan galls

Struktur ini, yang dikenal sebagai galls, dibuat oleh berbagai jenis serangga, termasuk beberapa jenis kutu daun, tungau, dan tawon. Galls ini mempunyai banyak bentuk, masing-masing bentuk dan ukuran spesifik untuk spesies serangga yang membuatnya - dari butang hingga tonjolan kerucut hingga duri panjang dan nipis. Sebilangan malah menyerupai bunga, kata para penyelidik.

Serangga membuat galls dengan memanipulasi perkembangan tanaman. Dalam karya mereka, para penyelidik ingin mengetahui bagaimana sebenarnya serangga mempengaruhi tumbuh-tumbuhan sehingga menghasilkan gelung. "Bagaimana organisma dari satu alam menguasai genom organisma dari alam lain untuk menyusun semula perkembangannya dan mewujudkan rumah bagi dirinya sendiri", jelas penulis kajian David Stern dari Kampus Penyelidikan Janelia Institut Perubatan Howard Hughes Kaji.

Gen serangga secara langsung mengawal pembentukan hempedu

Buat pertama kalinya, para penyelidik telah mengenal pasti contoh gen serangga yang secara langsung mengawal perkembangan galls. Gen ini diaktifkan di kelenjar air liur aphids dan nampaknya dapat mengawal pembentukan hempedu ketika serangga menyuntikkan air liurnya ke dalam tanaman, kata pasukan itu dalam siaran akhbar mengenai hasil kajian.

Gene menentukan warna galls

Gen yang telah dikenalpasti oleh mereka yang mahir dalam bidang ini menentukan sama ada gel seperti itu akan berwarna merah atau hijau. Ahli ekologi molekul Patrick Abbot dari Vanderbilt University, yang tidak terlibat dalam penyelidikan ini, menjelaskan: "Kemungkinan gen serupa juga terdapat pada serangga lain." Ini memberi inspirasi kepada penyelidikan lebih lanjut.

Penulis kajian Stern menambah bahawa sudah lama menjadi cabaran untuk mengetahui bagaimana pembentukan galls dapat diperiksa. Serangga pembentuk hempedu bukan organisma model makmal seperti lalat buah, dan tidak banyak yang diketahui mengenai genetiknya, tambah Stern.

Beberapa tahun yang lalu, pakar mendapati bahawa kutu daun (Hormaphis cornu) membentuk galls pada keluarga penyihir hazel (Hamamelis). Dia memerhatikan bahawa walaupun pada daun tunggal, beberapa kutu Hormaphis menghasilkan galls hijau sementara yang lain menghasilkan galls merah. Ini memungkinkan untuk membandingkan dua jenis galls yang kelihatan berbeza dan mengetahui apa yang membezakan secara genetik kutu daun yang membuatnya.

Semasa para penyelidik mengurutkan genom aphids yang menghasilkan hijau dan merah, mereka menemui gen yang berbeza antara kedua genom. Aphids dengan satu versi gen membentuk galls hijau, dan aphids dengan versi lain berwarna merah, lapor pasukan. Gen ini tidak menyerupai gen yang dikenal pasti sebelumnya.

Para pakar menggunakannya untuk mengumpulkan aphid dari keluarga penyihir hazel dan birch sungai (Hormaphis cornu aphids hidup di birch sungai pada musim panas, tetapi tidak membentuk pesta di sana). Kembali ke makmal, kelenjar air liur kecil serangga dibedah. Di kelenjar ini, pasukan mencari gen yang hanya diaktifkan di aphids yang menghasilkan galls.

Gen BICYCLE menentukan warna galls

Para penyelidik mendapati bahawa gen yang menentukan warna galls mirip dengan ratusan gen lain, yang semuanya diaktifkan secara khusus dalam kutu daun yang membentuk galls. Pasukan ini menamakan kumpulan ini sebagai gen BICYCLE.

Bagaimana tanaman dibuat untuk membentuk hempedu?

Aphid yang membentuk hempedu pada pokok hazel penyihir menghidupkan gen ini untuk menghasilkan protein BICYCLE yang disebut. Serangga dapat menyuntikkan protein ini ke dalam sel tumbuhan untuk memprogram ulang tisu daun sehingga membentuk hempedu dan bukannya bahagian tumbuhan normal, jelas penulis kajian Aishwarya Korgaonkar.

Pasukan ini kini berusaha untuk mengenal pasti molekul tumbuhan yang disasarkan oleh protein aphid BICYCLE. Ini dapat membantu memahami bagaimana protein BICYCLE menyebabkan tumbuhan membentuk galls, tambah Korgaonkar. "Setelah bertahun-tahun bertanya-tanya apa yang sedang berlaku, sangat bermanfaat untuk menunjukkan sesuatu," tambah Stern. (seperti)

Tags.:  Penyakit Mata Pelajaran Organ Dalaman