Коноплёвые: различия между версиями

[непроверенная версия][отпатрулированная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
дополнение о гибридизации и появление нового растения между хмелем и коноплей.
отмена правки 97538858 участника 85.140.6.97 (обс.)
Метка: отмена
Строка 64:
}}|style=line-height:75%;}}
*
{{Фоторяд|align=left|Aphananthe aspera3.jpg|Lozanella enantiophylla 3.jpg|Branches I IMG 3304.jpg|Bagolaro.JPG|Hopfen2.jpg|Hanf05-w.jpg|текст={{bt|[[Aphananthe aspera]]}}, {{bt|[[Lozanella enantiophylla]]}}, {{bt|[[Trema orientalis]]}}, {{bt|[[Celtis australis]]}}, {{bt|[[Humulus lupulus]]}}, {{bt|[[Cannabis ruderalis]]}}|ш3=160|ш4=155}}{{-}}Растения живут на Земле уже порядка 500 миллионов лет, однако мы многого еще не знаем о наших зеленых друзьях. Что общего между коноплей и хмелем?
 
Согласно недавнему исследованию каннабис и хмель имеют намного больше общего, чем мы думаем.
 
Исследователь Джон М. МакПартленд рассмотрел биологическую классификацию каннабиса на протяжении всей истории и опубликовал свои результаты в журнале Cannabis and Cannabinoid Research.
 
В результате исследования было обнаружено что около 28 миллионов лет назад каннабис потерял родного брата – Humulus.
 
Humulus — это растение, которое производит цветы, известные как хмель, который используется для производства пива. Хмель является одним из главных ингредиентов пива.
 
«Анализ молекулярных часов с ДНК хлоропластов (cpDNA) предполагает, что Cannabis и Humulus расстались 27,8 миллионов лет назад», — написал Джон М. МакПартленд, автор исследования. «Данные о микрофоссилах (окаменевшая пыльца) указывают на центр происхождения на северо-восточном Тибетском плато».
 
Другими словами, на основе последовательностей ДНК, которые учитывают молекулярные часы каждого рода, исследователи смогли определить, когда эти два растения генетически расходятся. Они оба по-прежнему входят в одну и ту же более широкую семью Cannabaceae, но генетические изменения сделали их близкими родственниками, а не братьями и сестрами.
 
Впервые ботаник связал эти растения в 1583 году, говорит МакПартленд, профессор Университета Вермонта, а также сотрудник GW Pharmaceuticals, который делает легальные лекарства на основе каннабиса.
 
Раньше ботаники «классифицировали каннабис с филогенетически несвязанными растениями на основе формы листьев, использования человеком и других совершенно искусственных свойств», — говорится в новом исследовании. Но ботаник, который парировал растения, опирался на «морфологию своих важнейших функций — размножение, цветы и фрукты и питание (ксилема и флоэма)».
 
Между тем, «сестры» марихуаны, как мы знаем, — Cannabis sativa и Cannabis indica — генетически разошлись чуть более миллиона лет назад.
 
Конопля и хмель на самом деле принадлежат к одному семейству – коноплёвым.
 
Выяснилось, что тетрагидроканнабинол (ТГК) и каннабидиол (КБД) — биологически активные вещества, которые производит каннабис — возникли из-за древней колонизации генома растения вирусами.
 
Сотрудники Университета Торонто рассказывают, что эта находка стала лишь одной из целого ряда открытий, которые удалось сделать благодаря долгожданной карте генома каннабиса, где подробно описывается расположение генов на хромосомах. Среди других открытий значится обнаружение гена, ответственного за производство каннабихромена (CBC) — менее известного каннабиноида, который также можно использовать в качестве каннабинола. Результаты работы опубликованы в журнале Genome Research.
 
«Карта хромосом станет главной базой для дальнейших исследований, которые, несмотря на широкое распространение и повсеместное использование каннабиса, отставали от изучения других культур из-за ограничений в законодательстве», — говорит соавтор исследования Тим Хьюз (Tim Hughes).
 
Новая карта показывает, как конопля и марихуана, которые принадлежат к одному виду Cannabis sativa, развиваются как отдельные штаммы с различными химическими свойствами. Растения каннабиса, выращенные для изготовления наркотиков (марихуана), изобилуют психоактивным веществом ТГК, в то время как конопля производит каннабидиол или КБД, известный своим лекарственным потенциалом. Некоторые используют КБД для облегчения боли, а сам каннабидиол тестируется в качестве средства лечения эпилепсии, шизофрении и болезни Альцгеймера.
 
Ферменты, вырабатывающие ТГК и КБД, кодируются генами синтаз THCA и CBDA соответственно. Они обнаружены на шестой хромосоме из десяти, в которые «упакован» геном каннабиса. Ферменты окружены обширными областями искаженной ДНК, поступающей из вирусов, которые колонизировали геном миллионы лет назад. Эта вирусная ДНК, или ретротранспозоны, создала свои копии, которые распространились по всему геному, перемещаясь в ДНК клетки-хозяина.
 
Исследователи полагают, что дублирование гена ранних синтаз и расширение ретротранспозонов заставило каннабис разделиться на химически различные типы, разницу в которых позже обнаружили люди, отбирая те растения по принципу их воздействия — например, по высокому уровню ТГК.
 
Последовательности генов для синтаз THCA и CBDA почти идентичны, что подтверждает идею о том, что они происходят из одного и того же гена, который был продублирован миллионы лет назад. Со временем одна или обе копии генов были скремблированы путем вторжения в ретротранспозоны и, развиваясь параллельно друг другу, начали производить два разных фермента — синтазы CBDA, обнаруженной у конопли волоконного типа и THCA-синтазы в марихуане.
 
Аллополиплоидизация (см. Allopolyploidy) — объединение геномов двух родительских видов — один из самых простых и быстрых способов видообразования, широко распространенный у растений. Так возникли многие виды и сорта растений — как диких, так и культурных. Однако возможности этого способа формирования новых видов далеко не безграничны. Сначала должно произойти межвидовое скрещивание: половые клетки (гаметы) двух родительских видов должны слиться, образовав зиготу с двумя гаплоидными родительскими наборами хромосом (такую клетку можно назвать амфигаплоидной или аллодиплоидной). Первая трудность состоит в том, что скрещивание, как правило, возможно только между близкородственными видами. Вторая проблема — в том, что аллодиплоидное растение обычно бесплодно. Все его хромосомы существуют в единственном числе и не могут найти себе пару при мейозе, поэтому такое растение не производит жизнеспособных гамет и не способно к половому размножению. Чтобы из гибридного растения получился настоящий новый вид, оно должно размножаться бесполым (вегетативным) путем до тех пор, пока тем или иным способом не произойдет полногеномная дупликация, то есть удвоение всего химерного генома (см. схемыдвух возможных путей видообразования путем аллополиплоидизации). Тогда получится аллотетраплоид (амфидиплоид), у которого каждая хромосома сможет найти себе пару при мейозе, и способность к половому размножению с большой вероятностью восстановится. Так может появиться полноценный новый вид, репродуктивно изолированный от обоих родительских видов.
 
В 2009 году Сандра Стегеманн (Sandra Stegemann) и Ральф Бок (Ralph Bock) из немецкого Института молекулярной физиологии растений общества Макса Планка (Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie) показали, что в зоне контакта между привоем и подвоем может происходить обмен пластидными геномами. Это значит, что вегетативная гибридизация технически возможна, пусть и в крайне ограниченном и урезанном виде (см.: Один из постулатов лысенкоизма частично реабилитирован, «Элементы», 02.05.2009). К слову заметим, что речь здесь вовсе не идет о реабилитации лысенкоизма, хотя бы потому, что Лысенко и его соратники считали вегетативную гибридизацию фактом, опровергающим генетику и хромосомную теорию наследственности (что не имеет ничего общего с реальностью).
 
В своем новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале ''Nature'', Стегеманн и Бок совместно с германскими и польскими коллегами показали, что между клетками сросшихся растений происходит горизонтальный перенос не только пластидных, но и ядерных геномов. Это открывает удивительную возможность выводить новые гибридные тетраплоидные сорта и даже новые виды растений, выращивая их из отдельных клеток, полученных из зоны срастания привоя и подвоя.
 
В 2016 году таким методом аллополиплоидизация (см. Allopolyploidy) был получен новый вид растения названный Humunnabis в русском варианте " Хмелибис" гибрид растения хмель японский (лат. Húmulus japonicus) и конопли (Cannabis). ). В лаборатории полученные таким методом растения росли быстрее обоих родительских видов, что можно интерпретировать как проявление [[Гетерозис|гетерозиса]]. Это значит, что они в определенных условиях могут конкурировать с предковыми растениями.
 
== Примечания ==