Environment | News releases | Research
May 25, 2012
News and Information
Scientists believe they ’ ve fininted the viimeinen ratkaiseva pala 80 vuotta vanhaa palapeliä siitä, miten kasvit ”tietävät” milloin kukkia.
oikean kukkimisajan määrittämiseen, mikä on tärkeää kasvin lisääntymiselle, liittyy molekyylitapahtumien sarja, kasvin vuorokausirytmi ja auringonvalo.
ymmärtämällä, miten kukinta toimii tässä tutkimuksessa käytetyssä yksinkertaisessa kasvissa – Arabidopsiksessa – pitäisi ymmärtää paremmin, miten samat geenit toimivat monimutkaisemmissa kasveissa, joita viljellään viljelykasveina, kuten riisissä, vehnässä ja ohrassa, arvioi Washingtonin yliopiston biologian apulaisprofessori ja vastaava kirjoittaja Takato Imaizumi Science-lehden toukokuun 25.päivän numerossa.
”jos voimme säädellä kukinnan ajoitusta, voimme ehkä lisätä satoa nopeuttamalla tai viivyttämällä sitä. Mekanismin tunteminen antaa meille työkalut manipuloida tätä”, Imaizumi sanoi. Ruokakasvien ohella työ saattaa johtaa myös biopolttoaineeksi kasvatettujen kasvien suurempiin satoihin.
tiettyinä vuodenaikoina kukkivat kasvit tuottavat lehdissään niin sanottua Kukintoproteiinia, joka käynnistää kukinnan. Kun tämä proteiini on valmistettu, se kulkee lehdistä versojen kärkeen, kasvin osaan, jossa solut ovat erilaistumattomia, eli niistä voi tulla joko lehtiä tai kukkia. Versokärjessä tämä proteiini käynnistää molekyylimuutokset, jotka lähettävät solut tielle, josta tulee kukkia.
muutokset päivän pituudessa kertovat monille eliöille, että vuodenajat vaihtuvat. On jo pitkään tiedetty, että kasvit käyttävät vuorokausirytmi-kellona tunnettua sisäistä aikasäilytysmekanismia mittaamaan päivän pituuden muutoksia. Vuorokausikellot synkronisoivat biologisia prosesseja 24 tunnin jaksoissa ihmisillä, eläimillä, hyönteisillä, kasveilla ja muilla eliöillä.
Imaizumi ja lehden kirjoittajakollegat tutkivat niin sanottua FKF1-proteiinia, jonka he epäilivät olevan avainasemassa mekanismissa, jonka avulla kasvit tunnistavat vuodenaikojen vaihtelun ja tietävät, milloin kukkimaan. FKF1-proteiini on fotoreseptori eli se aktivoituu auringonvalon vaikutuksesta.
Takato Imaizumi ja Young Hun Song Washingtonin yliopiston Takato plant-laboratoriossa.Washingtonin U
”fkf1 photoreceptor-proteiini, jota olemme työstäneet, ilmenee myöhään iltapäivällä joka päivä, ja sitä säätelee hyvin tiukasti laitoksen vuorokausirytmi, Imaizumi sanoi. ”Kun tämä proteiini ilmaistaan lyhyinä päivinä, tämä proteiini ei voi aktivoitua, koska myöhään iltapäivällä ei ole päivänvaloa. Kun tämä proteiini ilmaistaan pidemmän päivän aikana, tämä fotoreseptori hyödyntää valoa ja aktivoi kukinnan mekanismit, joihin kukinnan lokus T. vuorokausirytmi kello säätelee ajoitus spesifisen fotoreseptorin kukinnan. Näin kasvit aistivat eroja päivän pituudessa.”
tämä järjestelmä estää kasveja kukkimasta silloin, kun on huono lisääntymisaika, kuten talvella, kun päivät ovat lyhyitä ja yöt pitkiä.
uudet löydöt ovat peräisin työstä sinappikasvien (Arabidopsis) kanssa, joka on pieni sinappikasvien heimoon kuuluva kasvi, jota käytetään usein geenitutkimuksessa. He validoivat ennustuksia matemaattisesta mallista, joka kuvaa mekanismia, joka saa Arabidopsiksen kukkimaan ja jonka on kehittänyt Andrew Millar, Edinburghin yliopiston biologian professori ja yksi kirjan kirjoittajista.
”matemaattinen mallimme auttoi meitä ymmärtämään laitosten vuorokauden mittaisen sensorin toimintaperiaatteet”, Millar sanoi. ”Nämä periaatteet pitävät paikkansa muissakin kasveissa, kuten riisissä, jossa sadon vuorokausirytmi on yksi niistä tekijöistä, jotka rajoittavat sitä, missä viljelijät voivat saada hyviä satoja. Se on se sama päivän mittainen vaste, joka tarvitsee valvottua valaistusta muniville kanoille ja kalanviljelylaitoksille, joten on aivan yhtä tärkeää ymmärtää tämä vaste eläimillä.
”eläimissä esiintyviä proteiineja ei vielä tunneta yhtä hyvin kuin kasveissa, mutta odotamme samojen periaatteiden soveltuvan näihin tutkimuksiin.”
paperin ensimmäinen kirjoittaja on nuori hun Song, joka on Tutkijatohtori Imaizumin UW-laboratoriossa. Muut co-kirjoittajat ovat Benjamin, jotka oli UW perustutkintoa opiskelija, kun tätä työtä tehtiin, ja Robert Smith, University of Edinburgh jatko-opiskelija. Työtä rahoittivat National Institutes of Health ja Yhdistyneen kuningaskunnan Biotechnology and Biological Sciences Research Council.
lisätietoja:
Imaizumi, 206-543-8709 [email protected]