milieu | nieuwsberichten | Research
25 mei 2012
nieuws en informatie
wetenschappers geloven dat ze het laatste cruciale stukje van de 80-jaar oude puzzel van hoe planten “weten” wanneer ze moeten bloeien hebben gevonden.
het bepalen van de juiste tijd om te bloeien, belangrijk als een plant zich succesvol wil voortplanten, omvat een reeks moleculaire gebeurtenissen, de circadiaanse klok van een plant en zonlicht.Inzicht in de werking van de bloei in de eenvoudige plant die in deze studie wordt gebruikt – Arabidopsis – zou moeten leiden tot een beter begrip van de werking van dezelfde genen in complexere planten geteeld als gewassen zoals rijst, tarwe en gerst, volgens Takato Imaizumi, universitair docent biologie aan de Universiteit van Washington en correspondent auteur van een artikel in het Mei 25-nummer van het tijdschrift Science.
“als we de timing van de bloei kunnen regelen, kunnen we misschien de oogstopbrengst verhogen door dit te versnellen of uit te stellen. Het kennen van het mechanisme geeft ons de tools om dit te manipuleren,” Imaizumi zei. Naast voedselgewassen kan het werk ook leiden tot hogere opbrengsten van planten die voor biobrandstoffen worden geteeld.
op bepaalde tijdstippen van het jaar produceren bloeiende planten in hun bladeren een eiwit dat bloeiplaats wordt genoemd en dat de bloei induceert. Zodra dit eiwit is gemaakt, reist het van de bladeren naar de top van de scheut, een deel van de plant waar cellen ongedifferentieerd zijn, wat betekent dat ze ofwel bladeren of bloemen kunnen worden. Op de top van de scheut begint dit eiwit de moleculaire veranderingen die cellen op het pad sturen om bloemen te worden.
veranderingen in daglengte geven aan dat de seizoenen veranderen. Het is al lang bekend dat planten een intern tijdswaarnemingsmechanisme gebruiken dat bekend staat als de circadiaanse klok om veranderingen in daglengte te meten. Circadiaanse klokken synchroniseren biologische processen gedurende perioden van 24 uur bij mensen, dieren, insecten, planten en andere organismen.
Imaizumi en de coauteurs van de krant onderzochten wat het fkf1-eiwit wordt genoemd, waarvan ze vermoedden dat het een belangrijke speler was in het mechanisme waardoor planten seizoensverandering herkennen en weten wanneer ze moeten bloeien. Fkf1 eiwit is een fotoreceptor, wat betekent dat het wordt geactiveerd door zonlicht.
“de fkf1 photoreceptor eiwit we hebben gewerkt aan wordt uitgedrukt in de late middag elke dag, en is zeer strak geregeld door de plant circadiaanse klok,” Imaizumi zei. “Wanneer dit eiwit wordt uitgedrukt tijdens dagen die kort zijn, kan dit eiwit niet worden geactiveerd, omdat er geen daglicht is in de late namiddag. Wanneer dit eiwit gedurende een langere dag tot expressie wordt gebracht, maakt deze fotoreceptor gebruik van het licht en activeert hij de bloeimechanismen met betrekking tot de Bloeiplaats T. de circadiaanse klok regelt de timing van de specifieke fotoreceptor voor de bloei. Zo voelen planten verschillen in daglengte.”
dit systeem voorkomt dat planten bloeien wanneer het een slechte tijd is om zich voort te planten, zoals het doodstil van de winter wanneer de dagen kort en de nachten lang zijn.
de nieuwe bevindingen komen van het werk met de plant Arabidopsis, een kleine plant in de mosterdfamilie die vaak wordt gebruikt in genetisch onderzoek. Ze valideren voorspellingen uit een wiskundig model van het mechanisme dat Arabidopsis doet bloeien dat werd ontwikkeld door Andrew Millar, een professor in de biologie aan de Universiteit van Edinburgh en medeauteur van het artikel.
“ons wiskundig model hielp ons om de werkingsprincipes van de daglengtesensor van de plant te begrijpen,” zei Millar. “Deze principes zullen gelden in andere planten, zoals rijst, waar de Dag-lengte reactie van het gewas is een van de factoren die beperkt waar boeren goede oogsten kunnen krijgen. Het is dezelfde daglengte reactie die gecontroleerde verlichting nodig heeft voor het leggen van kippen en viskwekerijen, dus het is net zo belangrijk om deze reactie bij dieren te begrijpen.
” de eiwitten die betrokken zijn bij dieren zijn nog niet zo goed begrepen als ze zijn in planten, maar we verwachten dat dezelfde principes die we hebben geleerd van deze studies toe te passen.”
eerste auteur op het artikel is Young hun Song, een postdoctoraal onderzoeker in Imaizumi ‘ s uw lab. De andere coauteurs zijn Benjamin To, Die Een uw undergraduate student was toen dit werk werd uitgevoerd, en Robert Smith, een universiteit van Edinburgh graduate student. Het werk werd gefinancierd door de National Institutes of Health en de Biotechnology and Biological Sciences Research Council van het Verenigd Koninkrijk.
voor meer informatie:
Imaizumi, 206-543-8709, [email protected]