Во две публикации, биолозите од Утрехт и меѓународните колеги ги опишуваат процесите што ги користат растенијата за да се прилагодат на топлината. Откритијата даваат увид во тоа како растенијата оптимално функционираат при недоволно високи температури. Исто така, може да обезбеди отскочна штица кон контролирање на растот на растенијата и нивно правење поотпорни на глобалното затоплување. Истражувачите ги објавуваат своите резултати во The Plant Journal и Nature Communications.
Поларни мечки во пустината
Сепак, многу растителни видови имаат развиено начини да се справат со повисоките температури. „За разлика од животните, многу растенија можат да ја прилагодат својата форма на тело како одговор на топлината и другите фактори на животната средина“, вели истражувачот Мартин ван Зантен, кој е поврзан со Универзитетот во Утрехт и придонесе за обете публикации. „Animивотните се сосема друга приказна. Едноставно кажано, ако поставите поларна мечка во пустината, таа сепак ќе изгледа како поларна мечка со густо крзнено палто. Но, ако растението расте во потопли услови, соодветно ќе ја прилагоди својата форма на тело. На овој начин, фабриката се обидува да функционира оптимално под овие помалку поволни услови “.
Од компактна до отворена форма на растение
Многу растителни видови можат да ја прилагодат формата на нивните стебла и лисја за да ги направат поотпорни на високи температури. Ова исто така важи и за лушпеста тала (Arabidopsis thaliana), која според многу растителни биолози е нивниот омилен растителен модел. Во ладни услови, овие растенија се компактни и имаат лисја близу до земјата. Кога температурите растат, тие заземаат поотворено држење на телото. Лисјата, на пример, стануваат поисправени. Ова во голема мера го намалува директното зрачење од сонцето. Покрај тоа, стебленцата на листот ќе се истегне, овозможувајќи повеќе ветер да ги помине лисјата и да ја растера топлината.
Посакувано и несакано истегнување
Сепак, кај земјоделските култури и (исечените) цвеќиња, овој вид истегнување е често несакан. Лозарите сакаат да ги контролираат овие промени бидејќи истегнувањето може да го попречи квалитетот на производот. „Но, во исто време, неопходна е адаптација за да се направат земјоделските култури поотпорни на повисоките температури како резултат на климатските промени. Тоа е потребно за да се одржи производството на подолг рок “, вели Ван Зантен.
Изработка на растенија потолерантни кон климата
„Многу култивирани култури ја изгубија способноста добро да реагираат на повисоки температури“, вели Ван Зантен. „Во разни култури, тој исчезна за време на припитомувањето и процесот на размножување, бидејќи одгледувачите првенствено се фокусираа на други карактеристики“.
Бидејќи климатските промени ги зголемуваат температурите, Ван Зантен вели дека постои зголемена потреба растенијата да бидат потолерантни на климата. „Ова бара знаење за тоа како растенијата се справуваат со повисоките температури. Како ги претвораат сигналите за температура што ги добиваат во адаптации за раст? Истражувањето на молекуларните механизми со кои растенијата се прилагодуваат на неоптималната температура, овозможува алатки за прилагодување на архитектурата на земјоделските култури преку размножување “.
Молекуларниот механизам го вклучува држењето на топлината
Растенијата на крес од тале кои веќе не се прилагодуваат на повисоки температури може да ја повратат таа способност кога се изложени на одредени хемикалии. Ова го откри меѓународен истражувачки тим предводен од Ван Зантен. Тимот тестирал голем број на супстанции на мутант од тале-крес, кој повеќе не се прилагодува на високите температури. Тие пронајдоа молекула што може да ја „вклучи“ адаптацијата на висока температура кај младите растенија, дури и при ниски температури.
Истражувачите го нарекуваат ова соединение „Хетин“. Со хемиска модификација на молекулата и потоа проучување кои протеини можат да се врзат за загревање, тие пронајдоа група протеини наречени нитрилази. Познато е дека идентификуваната подгрупа се јавува само кај зелки и сродни видови, вклучително и тале-кора.
Заедно со компанија за размножување на растенија, биолозите открија дека навистина видовите зелка реагираат на загревање. Откриле и дека нитрилазите се потребни за прилагодување на висока температура, веројатно затоа што овозможуваат производство на добро познатиот хормон за раст ауксин. Истражувачите го објавија ова откритие во „The Plant Journal“.
Нова патека за прилагодување на висока температура
Објавувањето на резултатите од Хетин се совпаѓа со друга публикација, денес во „Природа комуникации“. Тоа истражување го водеа научници од институтот VIB во Белгија, а беше вклучен и Ван Зантен. Тимот откри еден претходно неопишан протеин кој го регулира начинот на кој растенијата се прилагодуваат на потопла средина. Протеинот беше именуван како MAP4K4 / TOT3, со ТОТ што значи цел на температурата.
Зачудувачки, процесот управуван со TOT3 е во голема мера независен од сите други сигнални патишта што биолозите досега ги поврзуваа со прилагодувањето на топлината кај растенијата. Покрај тоа, се чини дека адаптациите на ТОТ3 не зависат од количината и составот на светлината што сјае на растението.
Ван Зантен: „Има многу преклопување во молекуларните механизми со кои растенијата го прилагодуваат растот на променливиот состав на светлината и на високата температура. Со ТОТ3, сега имаме фактор со кој можеме да го контролираме растот под високи температури, без да се мешаме во начинот на кој растението се справува со светлината “.
Широки апликации
„Она што го прави уште поинтересно“, вели Ван Зантен, „е што TOT3 игра слична улога во адаптацијата на растот под висока температура и во треска и во пченица. Тие два вида се генетски прилично одвоени едни од други. Така, тоа нуди голем потенцијал за широки апликации “.
Алтернатива на инхибиторите на раст
На крајот, откритијата на ТОТ3 и улогата на нитрилазите можат да помогнат да се продолжи со одгледување на доволно култури, дури и кога температурите растат како резултат на климатските промени. Откритијата исто така нудат можности за развој на алтернативи на хемикалии кои сега често се користат за да го инхибираат растот на растенијата. Како пример, Ван Зантен ги споменува исечените цвеќиња, кои многу силно реагираат на температурните флуктуации. Во цвеќарството, затоа, многу инхибитори на растот се користат за да се одржат растенијата убави и компактни.
„Во моментот кога ќе купите лалиња, на пример, тие сè уште имаат убаво кратко стебло“, вели Ван Зантен. „Но, по неколку дена во вашиот дом, тие почнаа да висат преку работ на вазната. Повисоките температури во затворените простории предизвикуваат растегнување на растенијата, на крајот доведувајќи ги до осамотнување и свиткување. Се надеваме дека новото знаење ќе придонесе за избор на нови сорти цвеќиња кои се протегаат помалку при високи температури. На овој начин, можеме да ја намалиме употребата на штетни инхибитори на растот “.
За повеќе информации:
Утрехт универзитет
www.uu.nl