Екі басылымда Утрехт биологтары мен халықаралық әріптестер өсімдіктердің жылуға бейімделу үшін қолданатын процестерін сипаттайды. Ашылған жаңалықтар оптимальды емес жоғары температурада өсімдіктердің оңтайлы жұмыс істеуі туралы түсінік береді. Бұл өсімдіктердің өсуін бақылауға және оларды жаһандық жылынуға төзімді етуге бағытталған баспалдақ бола алады. Зерттеушілер өздерінің нәтижелерін The Plant Journal және Nature Communications журналында жариялайды.
Шөлдегі ақ аюлар
Көптеген өсімдік түрлері жоғары температураға қарсы тұрудың тәсілдерін ойлап тапты. «Жануарлардан айырмашылығы, көптеген өсімдіктер дененің формасын жылуға және қоршаған ортаның басқа факторларына жауап ретінде бейімдей алады», - дейді зерттеуші Мартижн ван Зантен, ол Утрехт университетімен байланысты және екі басылымға да үлес қосты. «Жануарлар - бұл мүлдем басқа оқиға. Қарапайым тілмен айтар болсақ, егер сіз ақ аюды шөлге қойсаңыз, ол әлі күнге дейін жуан тонымен ақ аюға ұқсайды. Бірақ егер өсімдік жылы жағдайда өссе, ол дене пішінін соған сәйкес бейімдейді. Осылайша, өсімдік осы аз қолайлы жағдайларда оңтайлы жұмыс істеуге тырысады ».
Ықшамнан ашық өсімдік түріне дейін
Көптеген өсімдік түрлері сабақтарының және жапырақтарының пішінін жоғары температураға төзімді ету үшін бейімдей алады. Бұл көптеген өсімдік биологтары өздерінің сүйікті өсімдік моделі деп санайтын талес крессіне (Arabidopsis thaliana) қатысты. Суық жағдайда бұл өсімдіктер жинақы және жапырақтары жерге жақын. Температура көтерілгенде олар ашық қалыпқа ие болады. Жапырақтары, мысалы, тік болады. Бұл күн сәулесінің тікелей сәулеленуін азайтады. Сонымен қатар, жапырақ сабақтары созылып, желдің көбірек жапырақтардан өтіп, жылуды таратуына мүмкіндік береді.
Қажет және қажетсіз созылу
Дақылдарда және (кесілген) гүлдерде созудың мұндай түрі көбінесе қажет емес. Өсірушілер бұл өзгерістерді бақылағысы келеді, өйткені созылу өнім сапасына кедергі келтіруі мүмкін. «Бірақ сонымен бірге климаттың өзгеруінен болатын жоғары температураға дақылдарды төзімді ету үшін бейімделу қажет. Бұл өндірісті ұзақ мерзімде ұстап тұру үшін қажет », - дейді Ван Зантен.
Өсімдіктерді климатқа төзімді ету
«Көптеген мәдени дақылдар жоғары температураға жақсы әсер ету қабілетін жоғалтты», - дейді Ван Зантен. «Әр түрлі дақылдарда ол үйге айналдыру және өсіру барысында жоғалып кетті, өйткені селекционерлер бірінші кезекте басқа белгілерге назар аударды».
Климаттың өзгеруі температураның жоғарылауымен Ван Зантен өсімдіктерді климатқа төзімді ету қажеттілігі артуда дейді. «Бұл үшін өсімдіктердің жоғары температураны қалай жеңетіндігі туралы білім қажет. Олар алған температуралық сигналдарды өсудің бейімделуіне қалай айналдырады? Өсімдіктердің оңтайлы емес температураға бейімделуінің молекулалық тетіктерін зерттеу, тұқым өсіру арқылы дақылдардың архитектурасын реттеуге мүмкіндік береді ».
Молекулалық механизм жылу күйін қосады
Бұдан әрі жоғары температураға бейімделмейтін Thale cress өсімдіктері белгілі бір химиялық заттардың әсерінен қайта қалпына келеді. Мұны Ван Зантен бастаған халықаралық зерттеу тобы тапты. Команда талес кремінің мутантында жоғары температураға бейімделмейтін көптеген заттарды тексерді. Олар төменгі температурада болса да, жас өсімдіктерде жоғары температураға бейімделуді «қосатын» молекула тапты.
Зерттеушілер бұл қосылысты «Хитин» деп атайды. Молекуланы химиялық түрлендіріп, содан кейін қай ақуыздардың қыздыруға қосыла алатындығын зерттей отырып, олар нитрилазалар деп аталатын белоктар тобын тапты. Анықталған кіші топ тек қырыққабатта және онымен байланысты түрлерде, соның ішінде тальмалық крестте кездесетіні белгілі.
Өсімдіктерді өсірумен айналысатын компаниямен бірге биологтар қырыққабат түрлерінің жылытуға жауап беретіндігін анықтады. Олар сондай-ақ нитрилазалардың жоғары температураға бейімделуі үшін қажет екенін білді, өйткені олар белгілі өсу гормоны ауксинді өндіруге мүмкіндік береді. Зерттеушілер бұл жаңалықты The Plant Journal журналында жариялады.
Жоғары температураға бейімделудің жаңа жолы
Heatin нәтижелерінің жариялануы тағы бір басылыммен сәйкес келеді, бүгін Nature Communications. Бұл зерттеулерге Бельгиядағы VIB институтының ғалымдары жетекшілік етті, оған Ван Зантен де қатысты. Топ өсімдіктердің жылы ортаға бейімделуін реттейтін бұрын сипатталмаған ақуызды тапты. Ақуыз MAP4K4 / TOT3 деп аталды, TOT температураның мақсаты дегенді білдіреді.
TOT3 қозғалатын процесс, негізінен, биологтар өсімдіктердегі жылу адаптациясымен байланыстырған барлық басқа сигнал жолдарынан тәуелсіз. Сонымен қатар, TOT3 бейімделуі өсімдікке түсетін жарық мөлшері мен құрамына тәуелді емес сияқты.
Ван Зантен: «Молекулалық тетіктерде өсімдіктер өсуді өзгеретін жарық құрамына және жоғары температураға бейімдейтін көптеген қосылыстар бар. TOT3 көмегімен біз қазір өсімдіктің жарықпен жұмыс істеу тәсіліне кедергі келтірмей, жоғары температура кезінде бақылауды басқара алатын факторға ие болдық ».
Кең қолданбалар
«Мұны одан да қызықтыратын нәрсе, - дейді Ван Зантен, - TOT3 жоғары температурада өсімдіктің бейімделуінде бірдей рөл атқарады. Бұл екі түр генетикалық тұрғыдан бір-бірінен алшақ орналасқан. Осылайша, бұл кең қолдану үшін үлкен мүмкіндіктер ұсынады. ”
Өсу ингибиторларына балама
Сайып келгенде, TOT3 ашылымдары мен нитрилазалардың рөлі климаттың өзгеруіне байланысты температура көтерілген кезде де жеткілікті дақылдарды өсіруді жалғастыра алады. Сондай-ақ, жаңалықтар өсімдіктердің өсуін тежеу үшін жиі қолданылатын химиялық заттардың баламаларын жасауға мүмкіндік береді. Мысал ретінде, Ван Зантен температураның ауытқуына өте қатты жауап беретін кесілген гүлдер туралы айтады. Гүл өсіруде өсімдіктердің сүйкімді және жинақы болуы үшін көптеген өсу ингибиторлары қолданылады.
«Сіз қызғалдақтарды сатып алған сәтте, мысалы, оларда қысқа сабақ бар», - дейді Ван Зантен. «Бірақ сіздің үйіңізде бірнеше күн болғаннан кейін, олар вазаның шетінен іліп бастайды. Үй ішіндегі температураның жоғарылауы өсімдіктердің созылуына әкеліп соқтырады, ақырында олар ақсап, майысады. Жаңа білім жоғары температурада аз созылатын гүлдердің жаңа сорттарын таңдауға үлес қосады деп сенеміз. Осылайша, өсудің зиянды ингибиторларын пайдалануды азайта аламыз ».
Қосымша ақпарат алу үшін:
Утрехт университеті
www.uu.nl