Мраз на Арабидопсис тхалиана — ново откриће може нам помоћи да узгајамо усеве у променљивој клими. Заслуге: Центар Џон Инес
Први јесењи мраз може бити суморан за баштоване, али најновији докази откривају да је то дубок догађај у животу биљака.
Ово откриће може утицати на то како узгајамо усеве у променљивој клими и помоћи нам да боље разумемо молекуларне механизме код животиња и људи.
Велики део нашег разумевања о томе како биљке региструју температуру на молекуларном нивоу стекли смо проучавањем јаровизације — излагања дужем периоду хладноће као припреме за цветање у пролеће.
Експерименти са моделом биљке Арабидопсис показали су како овај продужени период хладноће подиже кочницу цветања, ген који се зове ФЛЦ. Ова биохемијска кочница такође укључује још један молекул ЦООЛАИР који је антисенс за ФЛЦ. То значи да лежи на другој нити ДНК за ФЛЦ и може се везати за ФЛЦ и утицати на његову активност.
Али мање се зна о томе како природне промене температуре утичу на овај процес. Како ЦООЛАИР олакшава гашење ФЛЦ-а у природи?
Да би сазнали, истраживачи из Центра Џон Инес користили су природне врсте Арабидопсиса које се узгајају у различитим климатским условима.
Измерили су колико је ЦООЛАИР укључен на три различита поља са различитим зимским условима, једном у Норичу у Великој Британији, једном у јужној Шведској и једном у субарктичкој северној Шведској.
ЦООЛАИР нивои су варирали међу различитим приступима и различитим локацијама. Међутим, истраживачи су уочили нешто што је свим биљкама било заједничко — први пут када је температура пала испод нуле, био је врхунац ЦООЛАИР-а.
Да би потврдили ово појачавање ЦООЛАИР-а након замрзавања, урадили су експерименте у коморама са контролисаном температуром које су симулирале промене температуре које се виде у природним условима.
Открили су да су нивои експресије ЦООЛАИР порасли у року од сат времена након замрзавања и достигли врхунац око осам сати након тога. Такође је дошло до малог смањења нивоа ФЛЦ одмах након замрзавања, што одражава однос између две кључне молекуларне компоненте.
Затим су пронашли мутанта Арабидопсис који производи више нивое ЦООЛАИР-а све време, чак и када није хладно, и ниске нивое ФЛЦ. Када су уредили ген да искључе ЦООЛАИР, открили су да ФЛЦ више није потиснут, пружајући додатне доказе о овом елегантном молекуларном механизму.
Др Иусхенг Зхао, коаутор студије, рекао је: „Наша студија показује нови аспект сензора температуре у биљкама у условима природног поља. Први сезонски мраз служи као важан показатељ у јесен за долазак зиме. Чини се да је почетна индукција ЦООЛАИР-а зависна од смрзавања еволуцијски очувана карактеристика у Арабидопсису и помаже да се објасни како биљке осећају еколошке сигнале да почну утишавати главни цветни репресор ФЛЦ како би ускладили цветање са пролећем.
Студија нуди увид у пластичност у молекуларном процесу како биљке осећају температуре што може помоћи биљкама да се прилагоде различитим климатским условима.
Професорка Даме Царолине Деан, дописни аутор студије, објаснила је: „Са тачке гледишта фабрике, то вам даје подесив начин да искључите ФЛЦ. Било која модулација антисенса ће искључити смисао и из еволуционе перспективе, у зависности од тога колико се то ефикасно или брзо дешава, и у колико ћелија се дешава, онда имате начин да бирате кочницу горе-доле између ћелија."
Налази ће бити од помоћи за разумевање како биљке и други организми осећају флуктуирајуће сигнале животне средине и могли би да се преведу на побољшање усева у време климатских промена.
Ово откриће ће такође вероватно бити широко релевантно за еколошку регулацију експресије гена у многим организмима јер се показало да антисенс транскрипција мења транскрипцију у квасцима и људским ћелијама.
Референца: „Природне температурне флуктуације промовишу ЦООЛАИР регулацију ФЛЦ“ од Иусхенг Зхао1, Пан Зху1, Јо Хепвортх, Ребецца Блоомер, Реа Лаила Антониоу-Коуроуниоти, Јаде Доугхти, Амелие Хецкманн, Цонгиао Ксу, Хонгцхун Ианг и Царолине Деан, 13 Гени и развој.
ДОИ: 10.1101/гад.348362.121
