新传媒网新发现的金星捕蝇器计算障碍突变体已经失去了计算电脉冲的能力。维尔茨堡的研究人员揭示了缺陷的原因。
肉食性金星捕蝇器(Dionaea muscipula)可以数到五：维尔茨堡生物物理学家Rainer Hedrich教授的这一发现在2016年引起了全世界的轰动。但是植物如何计算呢?
来自德国巴伐利亚州维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学(JMU)的Hedrich团队现在在《当代生物学》杂志上描述了关键组成部分。研究人员在失去计数能力的金星捕蝇器突变体中发现了他们正在寻找的东西。
金星捕蝇器数猎物
金星捕蝇器可以在北卡罗来纳州和南卡罗来纳州沼泽中营养贫乏的家中生存，因为小动物是其猎物光谱的一部分。为此，食肉植物将叶子变成了捕捉器。
陷阱的两半各有三到四根感觉毛发，即使是像蚊子这样的小苍蝇也能感觉到触觉。但是，陷阱不会在第一次触摸时关闭，而只会在第二次触摸时关闭。因此，它必须记住触摸一号并以闪电般的速度关闭“二”。
陷阱使钙信号变得有意义
但这还不是全部：如果捕获的猎物继续接触感觉毛发，则在第三次、第四次和第五次触摸时会逐渐调用基因编码程序。
在这个过程中，合成激素茉莉酸，密封陷阱并形成消化分泌物以打开动物粉。转运蛋白就位。它们后来将猎物释放的营养吸收到植物体内。
每次触摸感觉毛发时，金星捕蝇器都会发射一种称为动作电位的电脉冲，该电脉冲会扩散到整个陷阱。动作电位由钙信号触发，并由钙波携带。“计数是关于测量单个钙尖峰，并将它们用于陷阱关闭和猎物处理，”Rainer Hedrich解释说。
计算障碍突变体不算在内
在一次植物博览会上，《当代生物学》(Current Biology)出版物的合著者Sönke Scherzer博士发现了一个金星捕蝇器，它不会在“两个”上关闭，也不会在进一步接触时处理猎物。“这个突变体显然忘记了如何计数，这就是为什么我把它命名为计算障碍(DYSC)，”Hedrich说。
为了找出数字残疾的原因，Hedrich的团队检查了突变体的触摸介导的动作电位。事实证明，触摸感知和相关动作电位没有变化。因此，动作电位背后的钙信号也不会受到突变的影响。
因此，怀疑落在后续过程中的缺陷上。维尔茨堡的研究人员在这个假设上是正确的：在给予接触激素茉莉酸后，快速陷阱闭合的缺陷没有治愈，但依赖于茉莉酸的猎物的处理得到了恢复。因此，在钙信号的解码中发现了DYSC缺陷。
分析基因表达模式
这就是Ines Kreuzer博士进来的地方。分子生物学家和DYSC项目负责人在突变体中寻找触摸刺激后基因表达模式的变化。
“在这样做的过程中，我们专注于突变体中不再通过触摸正确解决的基因，”JMU科学家说。通过这种方式，这个圈子可以缩小到几个在钙信号通路中作为解码器运行的组件。
这些潜在的钙解码器具有钙结合结构域。结合后，它们修饰效应蛋白。这包括对茉莉酸生物合成很重要的LOX3酶。另一方面，茉莉酸非依赖性快速捕集器闭合的关键成分是由钙激活的阴离子通道。
研究人员现在计划鉴定钙解码器及其效应蛋白。“为了明确这一点，我们目前正在寻求两个方向，”Hedrich说。
他的团队以高分辨率分析了金星捕蝇器的基因组，以便研究人员可以直接寻找基因修饰。在第二种方法中，他们正在研究在猎物接触时被修饰并改变其活性的蛋白质。“通过这种方式，我们希望闭合这个圈子，找出植物如何区分数字，即它是如何计数的。
