Augalai labai pailgėja ir sulinksta, kad saulės šviesa patektų į kiekvieną jų lapą. Nepaisant to, kad šimtmečius stebėjo šį reiškinį, mokslininkai jo iki galo nesupranta. Dabar Salko instituto mokslininkai išsiaiškino, kad du augalų veiksniai – baltymas PIF7 ir augimo hormonas auksinas – yra veiksniai, kurie pagreitina augimą, kai augalai laikomi šešėlyje ir tuo pat metu veikiami aukštoje temperatūroje. oficiali instituto svetainė.
29 m. rugpjūčio 2022 d. žurnale „Nature Communications“ paskelbtos išvados padės mokslininkams numatyti, kaip augalai reaguos į klimato kaitą ir pagerins pasėlių derlių, nepaisant pasaulinio atšilimo, kenkiančio pasėliams.
„Šiuo metu auginame tam tikro tankumo pasėlius, tačiau mūsų rezultatai rodo, kad, keičiantis klimatui, šį tankį reikės sumažinti, kad būtų optimizuotas augalų augimas“, – sako vyresnioji autorė profesorė Joanne Chory, Salko instituto Augalų molekulinės ir ląstelių biologijos direktorė. Laboratory ir Howardas, Hugheso medicinos instituto mokslininkas. „Suprasdami augalų reakcijos į šviesą ir temperatūrą molekulinį pagrindą galėsime tiksliai sureguliuoti sodinimo tankį, kad gautume geriausią derlių.
Dygimo metu daigai greitai pailgina stiebus, kad prasiskverbtų per dirvą ir kuo greičiau gautų saulės šviesą. Paprastai po saulės spindulių stiebo augimas sulėtėja. Tačiau stiebas gali greitai vėl pailgėti, jei augalas konkuruoja su aplinkiniais augalais dėl saulės šviesos arba, reaguodamas į kylančią temperatūrą, padidina atstumą tarp karštos žemės ir augalo lapų. Nors abi aplinkos sąlygos – šešėlis ir aukšta temperatūra – skatina stiebo augimą, jos taip pat mažina derlių.
Šiame tyrime mokslininkai lygino augalus, augančius pavėsyje ir šiltoje temperatūroje vienu metu – sąlygas, kurios imituoja didelį pasėlių tankumą ir klimato kaitą. Mokslininkai naudojo pavyzdinį augalą Arabidopsis thaliana, taip pat pomidorą ir artimą tabako giminaitį, nes jiems buvo įdomu sužinoti, ar šios aplinkos sąlygos vienodai paveikė visas tris augalų rūšis.
Visų trijų rūšių grupė nustatė, kad augalai užaugo itin aukšti, kai tuo pačiu metu stengėsi išvengti gretimų augalų sukuriamo šešėlio ir buvo veikiami aukštesnės temperatūros. Molekuliniu lygmeniu mokslininkai nustatė, kad transkripcijos faktorius PIF7, baltymas, padedantis įjungti ir išjungti genus, prisidėjo prie greitesnio augimo. Jie taip pat nustatė, kad auksino, augimo hormono, kiekis padidėjo, kai pasėliai aptiko kaimyninius augalus, skatindami augimą reaguodami į aukštesnę temperatūrą. Šis sinergetinis PIF7 auksino kelias leido augalams reaguoti į savo aplinką ir prisitaikyti ieškant geriausių augimo sąlygų.
Susijęs transkripcijos faktorius, PIF4, taip pat skatino stiebo pailgėjimą aukštoje temperatūroje. Tačiau derinant šešėlį ir aukštesnę temperatūrą, šis veiksnys nebevaidino svarbaus vaidmens.
„Mes nustebome, kad PIF4 nevaidina svarbaus vaidmens, nes ankstesni tyrimai parodė šio veiksnio svarbą susijusiose augimo situacijose“, – sako pirmasis tyrimo autorius Yogev Burko, Salko instituto doktorantas ir Žemės ūkio tyrimų organizacijos docentas. Izraelio ugnikalnių institute. „Faktas, kad PIF7 yra dominuojantis šio augalo augimo variklis, buvo tikras netikėtumas. Turėdami šias naujas žinias, tikimės sureguliuoti skirtingų kultūrų augimo reakciją, kad padėtume jiems prisitaikyti prie klimato kaitos.
Tyrėjai mano, kad dar yra dar vienas veiksnys, kuris sustiprina PIF7 ir auksino poveikį. Jie tikisi ištirti šį nežinomą veiksnį būsimuose tyrimuose. Berko laboratorija taip pat tirs, kaip šį kelią galima optimizuoti pasėliuose.
„Pasaulinė temperatūra kyla, todėl mums reikia maistinių augalų, kurie galėtų augti tokiomis naujomis sąlygomis“, – sako Chory, Salk Plant Utilisation Initiative ir Howardo H. ir Maryam R. Newmanų augalų biologijos katedros direktorius. "Mes nustatėme pagrindinius veiksnius, reguliuojančius augalų augimą aukštoje temperatūroje, o tai padės mums auginti produktyvesnius augalus, kad pamaitintume ateities kartas."