Космонавты могут выращивать свежий салат на околоземной орбите, чтобы «разбавить» свою сублимированную пищу. Но космическая микрогравитационная среда может влиять на рост растений – как именно, мы начинаем понимать только сейчас. Исследования, представленные в журнале Applications in Plant Sciences, показали, что два различных транскриптомных подхода могут быть использованы для понимания того, как компоненты органов растений реагируют на космическую среду.
Для того, чтобы изучить транскриптом (совокупность всех транскриптов, синтезируемых одной клеткой или группой клеток, включая мРНК и некодирующие РНК), используют два метода: секвенирование РНК (RNA-Seq) и использование ДНК-микрочипов. Оба подхода могут показать, какие гены экспрессируются в данной ткани, и количественно определить транскрипты мРНК – промежуточные молекулы между генами и белками, которые эти гены кодируют, что предоставляет обширную информацию о том, как организм реагирует на сигналы окружающей среды.
«Когда мы смотрим на ткани, сохранившиеся от растений, которые всю свою жизнь выращивают на космической станции, мы можем увидеть основные механизмы, которые они используют для физиологической адаптации к этой новой среде, – объясняет доктор Анна-Лиза Пол (Anna-Lisa Paul), одна из авторов исследования. – Другими словами, какие метаболические "инструменты" задействуют растения для того, чтобы подстроиться под новую среду».
Для анализа с помощью обоих методов можно использовать очень маленькие образцы ткани, что важно, учитывая огромные затраты на проведение экспериментов в космическом полете. Несмотря на то что у методов много общего, они все же различаются. Микроматрица требует разработки чипа для исследования экспрессии известных генов, в то время как RNA-Seq подразумевает секвенирование общей РНК без учета конкретных транскриптов РНК. В соответствии с предыдущими исследованиями авторы обнаружили, что оба метода имеют относительные преимущества. RNA-Seq обнаружил экспрессию многих генов, включая плохо известные гены, в то время как микрочип обнаружил некоторые потенциально важные гены-кандидаты, имеющие отношение к космическому полету, которые первый метод не выявил.
Транскриптомику можно также использовать, чтобы показать, как разные ткани в одном и том же организме реагируют на один и тот же стимул. Авторы сравнили экспрессию генов в двух областях кончика корня: самого кончика, в котором находятся корневая шапка и меристематическая зона («зона деления»), и область немного за кончиком, где происходит удлинение. Кончик корня – это «мозг» корня растения. Клетки в пределах первой половины миллиметра отвечают за восприятие и обработку большей части информации, которую корень растения собирает из окружающей среды: определение силы тяжести, направление света, путь к воде и минералам и т.д.
Понимание того, как растения реагируют на космическую среду, имеет решающее значение: так космонавты смогут питаться свежей зеленью и вдалеке от дома. Кроме того, в будущем растения, выращенные в космосе, могут обеспечивать свежей, здоровой пищей и кислородом людей, которые окажутся на космических станциях, в дальних рейсах, или, возможно когда-нибудь, на других планетах.
[Фото: Olena Yakobchuk / ru.123rf.com]
