životní prostředí / zprávy / výzkum
25. května 2012
zprávy a informace
vědci věří, že určili Poslední zásadní část 80leté skládačky o tom, jak rostliny „vědí“, kdy kvetou.
určení správného času květu, důležité, pokud má rostlina úspěšně reprodukovat, zahrnuje sled molekulárních událostí, cirkadiánní hodiny rostliny a sluneční světlo.
pochopení toho, jak funguje kvetení v jednoduché rostlině použité v této studii – Arabidopsis – by mělo vést k lepšímu pochopení toho, jak stejné geny fungují ve složitějších rostlinách pěstovaných jako plodiny, jako je rýže, pšenice a ječmen, podle Takato Imaizumi, University of Washington odborný asistent biologie a odpovídající autor článku v čísle 25.května časopisu Science.
„pokud dokážeme regulovat načasování kvetení, mohli bychom být schopni zvýšit výnos plodin zrychlením nebo zpožděním. Znalost mechanismu nám dává nástroje, jak s tím manipulovat, “ řekl Imaizumi. Vedle potravinářských plodin by práce mohla vést i k vyšším výnosům rostlin pěstovaných na biopaliva.
v určitých ročních obdobích produkují kvetoucí rostliny ve svých listech protein známý jako kvetoucí lokus T, který vyvolává kvetení. Jakmile je tento protein vyroben, putuje z listů na vrchol výhonku, část rostliny, kde jsou buňky nediferencované, což znamená, že se mohou stát listy nebo květy. Na vrcholu výhonku tento protein zahajuje molekulární změny, které posílají buňky na cestu k tomu, aby se staly květinami.
změny délky dne říkají mnoha organismům, že roční období se mění. Již dlouho je známo, že rostliny používají vnitřní mechanismus udržování času známý jako cirkadiánní hodiny k měření změn délky dne. Cirkadiánní hodiny synchronizují biologické procesy během 24 hodin u lidí, zvířat, hmyzu, rostlin a dalších organismů.
Imaizumi a spoluautoři článku zkoumali, co se nazývá protein FKF1, o kterém se domnívali, že je klíčovým hráčem v mechanismu, kterým rostliny rozpoznávají sezónní změny a vědí, kdy kvetou. Fkf1 protein je fotoreceptor, což znamená, že je aktivován slunečním světlem.
Takato Imaizumi a mladý Hun Song v laboratoři Takato plant na Washingtonské univerzitě.U Washingtonu
„fotoreceptorový protein FKF1, na kterém jsme pracovali, je exprimován každý den pozdě odpoledne a je velmi přísně regulován cirkadiánními hodinami rostliny,“ řekl Imaizumi. „Když je tento protein exprimován během krátkých dnů, nelze tento protein aktivovat, protože v pozdním odpoledni není Denní světlo. Když je tento protein exprimován během delšího dne, tento fotoreceptor využívá světlo a aktivuje mechanismy kvetení zahrnující Kvetoucí lokus T. cirkadiánní hodiny regulují načasování konkrétního fotoreceptoru pro kvetení. Takto rostliny vnímají rozdíly v délce dne.“
tento systém chrání rostliny před kvetením, když je špatný čas na reprodukci, jako je mrtvá zima, když jsou dny krátké a noci dlouhé.
nové poznatky pocházejí z práce s rostlinou Arabidopsis, malou rostlinou z čeledi hořčice, která se často používá v genetickém výzkumu. Ověřují předpovědi z matematického modelu mechanismu, který způsobuje, že Arabidopsis kvete, který vyvinul Andrew Millar, profesor biologie na univerzitě v Edinburghu a spoluautor příspěvku.
„náš matematický model nám pomohl pochopit provozní principy snímačů denní délky rostlin,“ řekl Millar. „Tyto zásady budou platit i v jiných rostlinách, jako je rýže, kde je denní odezva plodiny jedním z faktorů, které omezují, kde mohou zemědělci získat dobrou sklizeň. Je to stejná denní odezva, která vyžaduje řízené osvětlení pro snášení kuřat a rybích farem, takže je stejně důležité pochopit tuto reakci u zvířat.
“ proteiny podílející se na zvířatech ještě nejsou tak dobře pochopeny jako v rostlinách, ale očekáváme, že se použijí stejné principy, jaké jsme se naučili z těchto studií.“
první autor na papíře je Young Hun Song, postdoktorandský výzkumník v imaizumiho laboratoři UW. Dalšími spoluautory jsou Benjamin To, který byl vysokoškolským studentem UW, když byla tato práce prováděna, a Robert Smith, postgraduální student University of Edinburgh. Práce byla financována National Institutes of Health a Britskou radou pro výzkum biotechnologií a biologických věd.
další informace:
Imaizumi, 206-543-8709, [email protected]