környezet | sajtóközlemények | kutatás
május 25, 2012
Hírek és információk
a tudósok úgy vélik, hogy pontosan meghatározták a a 80 éves puzzle utolsó kritikus darabja arról, hogy a növények hogyan “tudják”, mikor kell virágozni.
a virágzás megfelelő idejének meghatározása, ami fontos a növény sikeres szaporodásához, magában foglalja a molekuláris események sorozatát, a növény cirkadián óráját és a napfényt.
ha megértjük, hogyan működik a virágzás a tanulmányban használt egyszerű növényben-az Arabidopsisban -, akkor jobban meg kell értenünk, hogy ugyanazok a gének hogyan működnek a bonyolultabb növényekben, mint például a rizs, a búza és az árpa, Takato Imaizumi, a Washingtoni Egyetem biológiai adjunktusa és a Science folyóirat május 25-i számának megfelelő szerzője.
“ha szabályozhatjuk a virágzás időzítését, akkor növelhetjük a terméshozamot ennek felgyorsításával vagy késleltetésével. A mechanizmus ismerete eszközöket ad nekünk ennek manipulálására ” – mondta Imaizumi. Az élelmiszernövények mellett a munka a bioüzemanyagként termesztett növények magasabb hozamához is vezethet.
az év meghatározott időszakaiban a virágos növények leveleikben virágzó Locus T néven ismert fehérjét termelnek, amely virágzást vált ki. Miután ez a fehérje elkészült, a levelektől a hajtáscsúcsig terjed, a növény azon része, ahol a sejtek differenciálatlanok, Vagyis levelekké vagy virágokká válhatnak. A hajtás csúcsán ez a fehérje elindítja azokat a molekuláris változásokat, amelyek a sejteket a virággá válás útján küldik.
a nap hosszának változása sok organizmusnak elmondja, hogy az évszakok változnak. Régóta ismert, hogy a növények belső időmegtartó mechanizmust használnak, amelyet cirkadián órának neveznek a nap hosszának változásainak mérésére. A cirkadián órák 24 órás periódusokban szinkronizálják a biológiai folyamatokat az emberekben, állatokban, rovarokban, növényekben és más organizmusokban.
Imaizumi és a tanulmány társszerzői megvizsgálták az FKF1 fehérjét, amelyről azt gyanították, hogy kulcsfontosságú szerepet játszik abban a mechanizmusban, amellyel a növények felismerik az évszakok változását és tudják, mikor kell virágozni. Az FKF1 fehérje fotoreceptor, Vagyis napfény aktiválja.
Takato Imaizumi és Young Hun Song a Washingtoni Egyetem takato növénylaboratóriumában.Washingtonból
“az FKF1 fotoreceptor fehérje, amin dolgozunk, minden nap késő délután expresszálódik, és nagyon szigorúan szabályozza a növény cirkadián órája” – mondta Imaizumi. “Ha ez a fehérje rövid napokon expresszálódik, ez a fehérje nem aktiválható, mivel késő délután nincs napfény. Amikor ez a fehérje egy hosszabb nap alatt expresszálódik, ez a fotoreceptor kihasználja a fényt és aktiválja a virágzási mechanizmusokat, beleértve a virágzási helyet T. a cirkadián óra szabályozza az adott fotoreceptor időzítését a virágzáshoz. Így érzékelik a növények a nap hosszának különbségeit.”
ez a rendszer megakadályozza a növények virágzását, amikor rossz idő van a szaporodásra, például a tél holtában, amikor a nappalok rövidek, az éjszakák pedig hosszúak.
az új eredmények az Arabidopsis növényből származnak, amely a mustárcsalád egy kis növénye, amelyet gyakran használnak a genetikai kutatásokban. Az Arabidopsis virágzását okozó mechanizmus matematikai modelljéből validálják az előrejelzéseket, amelyet Andrew Millar, az Edinburgh-i Egyetem biológia professzora és a tanulmány társszerzője dolgozott ki.
“matematikai modellünk segített megérteni a növények napi hosszúságú érzékelőjének működési elveit” -mondta Millar. “Ezek az elvek más növényekre is érvényesek lesznek, például a rizsre, ahol a termés napi reakciója az egyik olyan tényező, amely korlátozza, hogy a gazdák hol érhetnek el jó termést. Ez ugyanaz a naphosszú válasz, amely ellenőrzött megvilágítást igényel a csirkék és a halgazdaságok számára, ezért ugyanolyan fontos megérteni ezt a reakciót az állatokban.
“az állatokban részt vevő fehérjék még nem olyan jól ismertek, mint a növényekben, de elvárjuk, hogy ugyanazokat az elveket alkalmazzák, amelyeket ezekből a tanulmányokból tanultunk.”
a cikk első szerzője Young Hun Song, posztdoktori kutató Imaizumi UW laboratóriumában. A másik társszerző Benjamin To, aki UW egyetemi hallgató volt, amikor ezt a munkát végezték, és Robert Smith, az Edinburgh-i Egyetem végzős hallgatója. A munkát a National Institutes of Health és az Egyesült Királyság Biotechnológiai és Biológiai Tudományok kutatási Tanácsa finanszírozta.
További információ:
Imaizumi, 206-543-8709, [email protected]