En fakultetsmedlem i Mississippi State om växtlivssymbios - ett ömsesidigt fördelaktigt förhållande mellan levande organismer - driver tillbaka mot den nyare teorin om "enkelt ursprung" - att allt liv härstammar från en punkt - i stället föreslår teorin om "multipelt ursprung" som öppnar en bättre förståelse för genetiskt modifierade grödor.
Ryan A. Folk, biträdande professor vid MSU:s institution för biologiska vetenskaper och herbariekurator, är författare till en artikel publicerad denna månad i Nature Communications undersöker root nodule symbios (RNS), som gör att växter kan få tillgång till atmosfäriskt kväve omvandlat till användbara former genom ett mutualistiskt förhållande med jordbakterier. Han ansluter sig till utredare vid University of Florida och ett internationellt team.
"En berättelse om ett enda ursprung har blivit mycket populär under de senaste åren, särskilt bland dem som hoppas kunna genmanipulera symbios i växtväxter, men med hjälp av genomiska data från 13 000 arter och sofistikerade statistiska modeller har vi med tillförsikt identifierat ett scenario som involverar flera ursprung. Symbios är en komplex egenskap och vårt arbete identifierar idealiska experimentella system för att bättre förstå de molekylära mekanismerna som ledde till vinsten av symbios," sa Folk. "Vårt arbete är den första stora stöten mot idén om ett enda ursprung som förespråkas av dem som arbetar med genomjämförelser."
Folk sa att idén med ett enda ursprung skulle antyda att gentekniken av grödor, såsom ris och majs, för att arbeta med kvävefixerande bakterier är ett "lägre hinder" att passera.
"Våra resultat, som pekar på flera ursprung, komplicerar bilden eftersom det antyder en mindre roll för delat genetiskt maskineri," sa Folk. "Detta skulle göra det svårare att omvandla växter som inte är baljväxter för att delta i en liknande kvävefixerande symbios, men flera ursprung innebär också olika maskiner, eller som vi hävdar, en förbättrad "evolutionär palett" för att vägleda sådana experiment."
Folks tidning lade grunden för hans detaljerade studie av kväveomvandlingar i naturen.
Folks MSU-labb använder genomiska och bioinformatiska tekniker för att dokumentera ursprunget till växtmångfald ur evolutionära och ekologiska perspektiv med hjälp av en mängd olika växtgrupper och livsmiljöer. Hans arbete är baserat i MSU:s herbarium och inrymmer cirka 38 000 kärlväxtexemplar från hela världen med tonvikt på sydöstra USA.
Mer information: Heather R. Kates et al., Förändringar i evolutionär labilitet ligger till grund för oberoende vinster och förluster av rot-knöl-symbios i en enda kladd av växter, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-48036-3
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av Mississippi State University
