У дзвюх публікацыях біёлагі з Утрэхта і міжнародныя калегі апісваюць працэсы, якія выкарыстоўваюцца раслінамі для адаптацыі да цяпла. Адкрыцці даюць магчымасць зразумець, як аптымальна працуюць расліны пры неаптымальнай высокай тэмпературы. Гэта таксама можа стаць прыступкай да кантролю за ростам раслін і зрабіць іх больш устойлівымі да глабальнага пацяплення. Свае вынікі даследчыкі публікуюць у The Plant Journal і Nature Communications.
Белыя мядзведзі ў пустыні
Тым не менш многія віды раслін распрацавалі спосабы барацьбы з больш высокай тэмпературай. "У адрозненне ад жывёл, многія расліны могуць адаптаваць форму цела ў залежнасці ад цяпла і іншых фактараў навакольнага асяроддзя", - кажа даследчык Мартэйн ван Зантэн, які працуе пры Утрэхцкім універсітэце і які ўдзельнічае ў абедзвюх публікацыях. «Жывёлы - гэта зусім іншая гісторыя. Прасцей кажучы, калі вы размесціце ў пустыні белага мядзведзя, ён усё роўна будзе падобны на белага мядзведзя з густой шубкай. Але калі расліна расце ў цёплых умовах, яно адпаведна адаптуе форму цела. Такім чынам, завод імкнецца аптымальна працаваць у гэтых менш спрыяльных умовах ".
Ад кампактнай да адкрытай формы расліны
Многія віды раслін могуць адаптаваць форму сцеблаў і лісця, каб зрабіць іх больш устойлівымі да ўздзеяння высокіх тэмператур. Гэта актуальна і для таловых крэсаў (Arabidopsis thaliana), якіх многія біёлагі расцэньваюць як улюбёную мадэль раслін. У халодных умовах гэтыя расліны кампактныя і маюць лісце блізка да зямлі. Калі тэмпература павышаецца, яны прымаюць больш адкрытую позу. Напрыклад, лісце становяцца больш вертыкальнымі. Гэта значна памяншае прамое выпраменьванне сонца. Акрамя таго, ліставыя сцеблы будуць расцягвацца, дазваляючы больш ветру прапускаць лісце і рассейваць цяпло.
Пажаданае і непажаданае расцяжэнне
Тым не менш у сельскагаспадарчых культурах і (зрэзаных) кветках такое выцягванне часта бывае непажаданым. Вытворцы хочуць кантраляваць гэтыя змены, бо расцяжэнне можа перашкодзіць якасці прадукцыі. «Але ў той жа час неабходна адаптацыя, каб зрабіць культуры больш устойлівымі да ўздзеяння больш высокіх тэмператур у выніку змены клімату. Гэта неабходна для падтрымання вытворчасці ў больш доўгатэрміновай перспектыве », - кажа Ван Зантэн.
Зрабіць расліны больш клімаўстойлівымі
«Многія культурныя культуры страцілі здольнасць добра рэагаваць на больш высокія тэмпературы, - кажа Ван Зантэн. "У розных культур ён знік падчас прыручэння і размнажэння, паколькі селекцыянеры ў асноўным засяроджваліся на іншых прыкметах".
Ва ўмовах змянення клімату, які павышае тэмпературу, Ван Зантэн лічыць, што расце патрэба ў тым, каб зрабіць расліны больш кліматычнымі. «Гэта патрабуе ведаў пра тое, як расліны спраўляюцца з больш высокімі тэмпературамі. Як яны пераўтвараюць атрыманыя тэмпературныя сігналы ў адаптацыі да росту? Даследаванне малекулярных механізмаў, з дапамогай якіх расліны прыстасоўваюцца да неаптымальнай тэмпературы, дазваляе інструменты для наладжвання архітэктуры сельскагаспадарчых культур шляхам селекцыі ".
Малекулярны механізм уключае цяпло
Крэсавыя расліны тале, якія больш не прыстасоўваюцца да больш высокіх тэмператур, могуць аднавіць гэтую здольнасць пры ўздзеянні пэўных хімічных рэчываў. Гэта выявіла міжнародная даследчая група пад кіраўніцтвам Ван Зантэна. Каманда выпрабавала вялікую колькасць рэчываў на мутантах крэсавага тала, які больш не прыстасоўваецца да высокіх тэмператур. Яны знайшлі малекулу, якая можа "ўключыць" адаптацыю да высокіх тэмператур у маладых раслін, нават пры нізкіх тэмпературах.
Даследчыкі называюць гэта злучэнне "Heatin". Шляхам хімічнай мадыфікацыі малекулы, а затым вывучэння таго, якія вавёркі могуць звязвацца з награваннем, яны выявілі групу бялкоў, якія называюцца нітрылазамі. Вядома, што ідэнтыфікаваная падгрупа сустракаецца толькі ў капусты і звязаных з ёй відаў, уключаючы крэс талавы.
Разам з кампаніяй па селекцыі раслін біёлагі выявілі, што віды капусты сапраўды рэагуюць на награванне. Яны таксама выявілі, што нітрылазы неабходныя для адаптацыі да высокіх тэмператур, верагодна, таму, што яны дазваляюць выпрацоўваць вядомы гармон росту аўксін. Даследчыкі апублікавалі гэта адкрыццё ў The Plant Journal.
Новы шлях для адаптацыі да высокіх тэмператур
Публікацыя вынікаў Heatin супадае з іншай публікацыяй, якая сёння выходзіць у Nature Communications. Гэта даследаванне праводзілася навукоўцамі з інстытута VIB у Бельгіі, у якім удзельнічаў і Ван Зантэн. Каманда выявіла раней не апісаны бялок, які рэгулюе спосаб адаптацыі раслін да цёплых умоў. Бялок атрымаў назву MAP4K4 / TOT3, прычым TOT азначае мэтавую тэмпературу.
Характэрна, што кіраваны TOT3 працэс у значнай ступені не залежыць ад усіх іншых сігнальных шляхоў, якія біёлагі да гэтага часу звязвалі з адаптацыяй цяпла ў раслін. Акрамя таго, адаптацыі TOT3, па-відаць, не залежаць ад колькасці і складу святла, які свеціць на расліну.
Ван Зантэн: «У малекулярных механізмах вельмі шмат перакрыццяў, дзякуючы якім расліны прыстасоўваюць рост да змены складу святла і да высокіх тэмператур. З TOT3 цяпер у нас ёсць фактар, з дапамогай якога мы можам кантраляваць рост пры высокіх тэмпературах, не ўмешваючыся ў спосаб працы расліны са святлом ».
Шырокія прыкладання
«Што робіць яго яшчэ больш цікавым, - кажа Ван Зантэн, - тое, што TOT3 адыгрывае аналагічную ролю ў адаптацыі да росту пры высокай тэмпературы як у крэсавага пласта, так і ў пшаніцы. Гэтыя два віды генетычна цалкам аддзелены адзін ад аднаго. Такім чынам, гэта дае вялікі патэнцыял для шырокага прымянення ".
Альтэрнатыва інгібітарам росту
У рэшце рэшт, адкрыцці TOT3 і роля нітрылазаў могуць дапамагчы працягваць вырошчваць дастатковую колькасць ураджаю, нават калі тэмпература павышаецца з-за змены клімату. Адкрыцці таксама адкрываюць магчымасці для распрацоўкі альтэрнатыў хімічным рэчывам, якія цяпер часта выкарыстоўваюцца для стрымлівання росту раслін. У якасці прыкладу Ван Зантэн згадвае зрэзаныя кветкі, якія вельмі моцна рэагуюць на ваганні тэмпературы. Такім чынам, у кветкаводстве выкарыстоўваюць мноства інгібітараў росту, каб падтрымліваць расліны прыгожымі і кампактнымі.
"У той момант, калі вы купляеце цюльпаны, напрыклад, яны ўсё яшчэ маюць добры кароткі сцябло", - кажа Ван Зантэн. «Але праз некалькі дзён у вашым доме яны пачынаюць вісець над краем вазы. Больш высокая тэмпература ў памяшканні прымушае расліны расцягвацца, што ў выніку прыводзіць да таго, што яны кульгаюць і згінаюцца. Мы спадзяемся, што новыя веды паспрыяюць выбару новых гатункаў кветак, якія менш выцягваюцца пры высокіх тэмпературах. Такім чынам, мы можам скараціць ужыванне шкодных інгібітараў росту ".
Для атрымання дадатковай інфармацыі:
Утрэхтскі універсітэт
www.uu.nl