este în gene: cercetare punctează modul în care plantele știu când să înflorească

Mediu | Comunicate de presă | cercetare

25 mai 2012

oamenii de știință cred că ultima piesă crucială a puzzle-ului vechi de 80 de ani despre modul în care plantele „știu” când să înflorească.

determinarea timpului potrivit pentru a înflori, important pentru ca o plantă să se reproducă cu succes, implică o secvență de evenimente moleculare, ceasul circadian al unei plante și lumina soarelui.

înțelegerea modului în care funcționează înflorirea în planta simplă utilizată în acest studiu – Arabidopsis – ar trebui să conducă la o mai bună înțelegere a modului în care funcționează aceleași gene în plante mai complexe cultivate ca culturi precum orez, grâu și orz, potrivit lui Takato Imaizumi, profesor asistent de biologie la Universitatea din Washington și autor corespondent al unei lucrări din numărul din 25 mai al revistei Science.

„dacă putem regla momentul înfloririi, am putea crește randamentul culturilor accelerând sau întârziind acest lucru. Cunoașterea mecanismului ne oferă instrumentele necesare pentru a manipula acest lucru”, a spus Imaizumi. Împreună cu culturile alimentare, munca ar putea duce, de asemenea, la randamente mai mari de plante cultivate pentru biocombustibili.

în anumite perioade ale anului, plantele cu flori produc o proteină cunoscută sub numele de Locus t de înflorire în frunzele lor care induce înflorirea. Odată ce această proteină este făcută, se deplasează de la frunze la vârful lăstarului, o parte a plantei în care celulele sunt nediferențiate, ceea ce înseamnă că pot deveni frunze sau flori. La apexul de tragere, această proteină începe modificările moleculare care trimit celulele pe calea de a deveni flori.

schimbările în lungimea zilei spun multor organisme că anotimpurile se schimbă. De mult timp se știe că plantele folosesc un mecanism intern de menținere a timpului cunoscut sub numele de ceas circadian pentru a măsura modificările lungimii zilei. Ceasurile circadiene sincronizează procesele biologice în perioadele de 24 de ore la oameni, animale, insecte, plante și alte organisme.

Imaizumi și coautorii lucrării au investigat ceea ce se numește proteina FKF1, despre care bănuiau că este un jucător cheie în mecanismul prin care plantele recunosc schimbările sezoniere și știu când să înflorească. Proteina FKF1 este un fotoreceptor, ceea ce înseamnă că este activată de lumina soarelui.

„proteina fotoreceptoare FKF1 la care am lucrat este exprimată în după-amiaza târzie în fiecare zi și este foarte strict reglementată de ceasul circadian al plantei”, a spus Imaizumi. „Când această proteină este exprimată în zile scurte, această proteină nu poate fi activată, deoarece nu există lumină naturală după-amiaza târziu. Când această proteină este exprimată într-o zi mai lungă, acest fotoreceptor folosește lumina și activează mecanismele de înflorire care implică Locus T. ceasul circadian reglează momentul fotoreceptorului specific pentru înflorire. Acesta este modul în care plantele simt diferențele în lungimea zilei.”

acest sistem împiedică plantele să înflorească atunci când este o perioadă proastă de reproducere, cum ar fi toiul iernii, când zilele sunt scurte și nopțile sunt lungi.

noile descoperiri provin din lucrul cu planta Arabidopsis, o plantă mică din familia muștarului care este adesea folosită în cercetarea genetică. Ei validează predicțiile dintr-un model matematic al mecanismului care determină floarea Arabidopsisului, care a fost dezvoltat de Andrew Millar, profesor de biologie la Universitatea din Edinburgh și coautor al lucrării.

„modelul nostru matematic ne-a ajutat să înțelegem principiile de funcționare ale senzorului de lungime a zilei”, a spus Millar. „Aceste principii vor fi valabile și în alte plante, cum ar fi orezul, unde răspunsul pe durata zilei al culturii este unul dintre factorii care limitează locul în care fermierii pot obține recolte bune. Este același răspuns pe durata zilei care necesită iluminare controlată pentru găinile ouătoare și fermele piscicole, deci este la fel de important să înțelegem acest răspuns la animale.

” proteinele implicate în animale nu sunt încă atât de bine înțelese ca în plante, dar ne așteptăm să se aplice aceleași principii pe care le-am învățat din aceste studii.”

primul autor al lucrării este Young hun Song, cercetător postdoctoral în laboratorul uw al lui Imaizumi. Ceilalți coautori sunt Benjamin To, care era student la Uw când se desfășura această lucrare, și Robert Smith, student absolvent al Universității din Edinburgh. Lucrarea a fost finanțată de Institutele Naționale de sănătate și de Consiliul de Cercetare al biotehnologiei și științelor Biologice din Regatul Unit.

pentru mai multe informații:
Imaizumi, 206-543-8709, [email protected]