Augi ir ļoti iegareni, noliecoties, lai katrai to lapai varētu piekļūt saules gaismai. Neskatoties uz šīs parādības novērojumiem gadsimtiem ilgi, zinātnieki to pilnībā neizprot. Tagad Solkas institūta zinātnieki ir atklājuši, ka divi augu faktori - proteīns PIF7 un augšanas hormona auksīns - ir ierosinātāji, kas paātrina augšanu, kad augi atrodas ēnā un vienlaikus tiek pakļauti augstām temperatūrām. institūta oficiālā vietne.
Rezultāti, kas publicēti žurnālā Nature Communications 29. gada 2022. augustā, palīdzēs zinātniekiem paredzēt, kā augi reaģēs uz klimata pārmaiņām un palielinās ražu, neskatoties uz to, ka globālā sasilšana kaitē kultūraugiem.
"Šobrīd mēs audzējam labības noteiktā blīvumā, bet mūsu rezultāti liecina, ka mums būs jāsamazina šis blīvums, lai optimizētu augu augšanu klimata pārmaiņu ietekmē," saka vecākā autore profesore Džoanna Čorija, Solkas institūta Augu molekulārās nodaļas direktore. un Šūnu bioloģijas laboratorija un Hovards, Hjūza Medicīnas institūta pētnieks. "Izpratne par molekulāro pamatu tam, kā augi reaģē uz gaismu un temperatūru, ļaus mums precīzi noregulēt stādīšanas blīvumu, lai iegūtu vislabāko ražu."
Dīgšanas laikā stādi ātri pagarina stublājus, lai pēc iespējas ātrāk izlauztos cauri augsnei un uztvertu saules gaismu. Parasti stublājs palēnina augšanu pēc saules gaismas iedarbības. Bet kāts var ātri atkal izstiepties, ja augs konkurē ar apkārtējiem augiem par saules gaismu vai palielina attālumu starp karsto zemi un auga lapām, reaģējot uz temperatūras paaugstināšanos. Lai gan abi vides apstākļi – ēnojums un augsta temperatūra – stimulē stublāju augšanu, tie arī samazina ražu.
Šajā pētījumā zinātnieki salīdzināja augus, kas aug ēnā un vienlaikus siltā temperatūrā - apstākļus, kas atdarina augstu stādīšanas blīvumu un klimata pārmaiņas. Zinātnieki izmantoja paraugaugu Arabidopsis thaliana, kā arī tomātu un tuvu tabakas radinieku, jo viņus interesēja, vai šie vides apstākļi vienlīdz ietekmē visas trīs augu sugas.
Visās trijās sugās pētnieku komanda atklāja, ka augi izauga ārkārtīgi gari, kad tie vienlaikus mēģināja izvairīties no blakus esošo augu radītās ēnas un tika pakļauti augstākai temperatūrai. Molekulārā līmenī pētnieki atklāja, ka PIF7 transkripcijas faktors, proteīns, kas palīdz ieslēgt un izslēgt gēnus, palīdzēja veicināt izaugsmi. Viņi arī atklāja, ka auksīna, augšanas hormona, līmenis palielinājās, kad labība atrada blakus esošos augus, kas veicināja augšanu, reaģējot uz vienlaicīgu augstāku temperatūru. Šis sinerģiskais PIF7-auksīna ceļš ļāva augiem reaģēt uz vidi un pielāgoties, meklējot labākos augšanas apstākļus.
Saistītais transkripcijas faktors PIF4 arī stimulēja stublāja pagarināšanos augstās temperatūrās. Tomēr, apvienojot ēnu un paaugstinātu temperatūru, šim faktoram vairs nebija svarīgas nozīmes.
"Mēs bijām pārsteigti, atklājot, ka PIF4 nav nozīmīgas lomas, jo iepriekšējie pētījumi ir parādījuši šī faktora nozīmi saistītās izaugsmes situācijās," saka pētījuma pirmais autors Yogev Burko, Solkas institūta pētnieks un asociētais profesors. Lauksaimniecības pētījumu organizācija Izraēlas Vulkānu institūtā. “Fakts, ka PIF7 ir šī auga dominējošais augšanas virzītājspēks, bija īsts pārsteigums. Ar šīm jaunajām zināšanām mēs ceram precizēt dažādu kultūru augšanas reakciju, lai palīdzētu tām pielāgoties klimata pārmaiņām.
Pētnieki uzskata, ka vēl ir jāatklāj vēl viens faktors, kas pastiprina PIF7 un auksīna iedarbību. Viņi cer izpētīt šo nezināmo faktoru turpmākajos pētījumos. Berko laboratorija arī pētīs, kā šo ceļu var optimizēt kultūraugiem.
"Globālā temperatūra paaugstinās, tāpēc mums ir vajadzīgas pārtikas kultūras, kas var augt šajos jaunajos apstākļos," saka Chori, Salk Plant Use Initiative un Howard H. un Maryam R. Newman augu bioloģijas katedras vadītājs. "Mēs esam identificējuši galvenos faktorus, kas regulē augu augšanu augstā temperatūrā, kas palīdzēs mums audzēt produktīvākas kultūras, lai pabarotu nākamās paaudzes."