Mitä ovat Plasmodesmata?

Plasmodesmata on ohut kanava kasvisolujen kautta, joka antaa heidän kommunikoida.

Kasvisolut eroavat monin tavoin eläinsoluista, molemmilta osin niiden sisäisistä soluelimiin ja tosiasia, että kasvisoluilla on soluseinät, joissa eläinsolut eivät. Nämä kaksi solutyyppiä eroavat myös tavasta, jolla ne kommunikoivat keskenään ja kuinka ne siirtävät molekyylejä.

Plasmodesmatat (yksimuotoinen muoto: plasmodesma) ovat solujen välisiä organelleja, joita löytyy vain kasvi- ja leväsoluista. (Eläinsolun "ekvivalenttia" kutsutaan rako risteys.)

Plasmodesmata koostuu huokosista tai kanavista, jotka sijaitsevat yksittäisten kasvisolujen välillä, ja yhdistävät kasvin symplastisen tilan. Niitä voidaan kutsua myös "silloiksi" kahden kasvisolun välillä.

Plasmodesmat erottavat ulomman solukalvoja kasvisoluista. Soluja erottavaa todellista ilmatilaa kutsutaan desmotubuluksi.

Desmotubulussa on jäykkä kalvo, joka kulkee plasmodesman pituudella. Sytoplasma on solukalvon ja desmotubuluksen välissä. Koko plasmodesma peitetään sileä endoplasminen reticulum kytketyistä soluista.

Plasmodesmata muodostuu kasvien kehityksen solujakautumisen aikana. Ne muodostuvat, kun emäsolujen sileän endoplasmisen retikulumin osat jäävät loukkuun vastamuodostuneisiin kasvisolu seinään.

Primaariset plasmodesmat muodostetaan samalla kun soluseinä ja endoplasminen reticulum myös muodostuvat; sekundääriset plasmodesmat muodostetaan jälkikäteen. Sekundääriset plasmodesmat ovat monimutkaisempia ja niillä voi olla erilaisia ​​funktionaalisia ominaisuuksia läpi kulkevien molekyylien koon ja luonteen suhteen.

Plasmodesmatalla on rooli sekä soluviestinnässä että molekyylien translokaatiossa. Kasvisolujen on toimittava yhdessä osana monisoluista organismia (kasvi); toisin sanoen yksittäisten solujen on työskenneltävä yhteisen edun hyväksi.

Siksi solujen välinen viestintä on ratkaisevan tärkeää kasvien selviytymiselle. Kasvisolujen ongelma on kova, jäykkä soluseinä. Suurempien molekyylien on vaikea tunkeutua soluseinämään, minkä vuoksi plasmodesmat ovat välttämättömiä.

Plasmodesmat yhdistävät kudossolut toisiinsa, joten niillä on toiminnallinen merkitys kudoksen kasvulle ja kehitykselle. tutkijat selvennettiin vuonna 2009 että tärkeimpien elinten kehitys ja suunnittelu olivat riippuvaisia ​​transkriptiotekijöiden (proteiinien, jotka auttavat muuntamaan RNA: ta DNA: ksi) kuljetuksesta plasmodesmatan läpi.

Plasmodesmatan aikaisemmin ajateltiin olevan passiivisia huokosia, joiden kautta ravinteet ja vesi liikkuivat, mutta nyt tiedetään, että niihin liittyy aktiivista dynamiikkaa.

Aktiinirakenteiden havaittiin auttavan siirtämään transkriptiotekijöitä ja jopa kasvivirukset läpi plasmodesman. Tarkkaa mekanismia siitä, kuinka plasmodesmata säätelee ravinteiden kuljetusta, ei tunneta hyvin, mutta tiedetään, että jotkut molekyylit voivat aiheuttaa plasmodesman kanavien avautumisen laajemmin.

Fluoresoivat koettimet auttoivat havaitsemaan, että plasmodesmaalisen tilan keskimääräinen leveys on noin 3-4 nanometriä. Tämä voi kuitenkin vaihdella kasvilajien ja jopa solutyyppien välillä. Plasmodesmata voi jopa pystyä muuttamaan niiden mittoja ulospäin niin, että suurempia molekyylejä voidaan kuljettaa.

Kasvivirukset voivat pystyä liikkumaan plasmodesmatan läpi, mikä voi olla ongelma kasvelle, koska virukset voivat kulkea ympäri ja saastuttaa koko kasvin. Virukset saattavat jopa kyetä manipuloimaan plasmodesman kokoa niin, että suuremmat viruspartikkelit voivat liikkua läpi.

Tutkijoiden mielestä sokerimolekyyli, joka hallitsee plasmodesmaalisen huokosen sulkemismekanismia, on kallioosi. Vasteena liipaisimelle, kuten patogeenin tunkeilija, kallioosi kerrostuu soluseinämään plasmodesmaalisen huokosen ympärille ja huokos sulkeutuu.

Geeniä, joka antaa komennon callose syntetisoida ja tallettaa, kutsutaan CalS3. Siksi on todennäköistä, että plasmodesmatan tiheys voi vaikuttaa indusoitu vastusvaste patogeenien hyökkäykseen kasveissa.

Tämä ajatus selkeytettiin, kun havaittiin, että proteiini, nimeltään PDLP5 (plasmodesmatassa sijaitseva proteiini 5) aiheuttaa salisyylihapon tuotannon, mikä tehostaa puolustusvastetta kasvien patogeenista bakteerihyökkäystä vastaan.

Vuonna 1897 Eduard Tangl havaitsi plasmodesmatan esiintymisen symplasmassa, mutta vasta vuonna 1901, kun Eduard Strasburger nimitti heille plasmodesmatan.

Luonnollisesti elektronimikroskoopin käyttöönotto antoi plasmodesmatan tutkia tarkemmin. 1980-luvulla tutkijat voivat tutkia molekyylien liikettä plasmodesmatan läpi fluoresoivien koettimien avulla. Tietomme plasmodesmatan rakenteesta ja toiminnasta on kuitenkin alkeellista, ja lisätutkimuksia on tehtävä ennen kuin kaikki on täysin ymmärretty.

Jatkotutkimuksia haettiin pitkään, koska plasmodesmat liittyvät niin läheisesti soluseinämään. Tutkijat ovat yrittäneet poistaa soluseinämän kuvaamaan plasmodesmatan kemiallista rakennetta. Vuonna 2011, tämä saatiin aikaan, ja monia reseptoriproteiineja löytyi ja karakterisoitiin.