An dà thaobh de luchd-gabhaidh dhealbhan rè germachadh sìol

Tha ginideachadh sìol an urra ri solas ann am mòran lusan. Ach chan ann an-còmhnaidh: Bidh Aethionema arabicum, lus a tha air atharrachadh gu suidheachaidhean àrainneachdail dùbhlanach, ga dhèanamh na dhòigh fhèin. An seo, bidh na phytochromes, na gabhadairean airson solas dearg agus fada-dhearg, a’ cluich pàirt ris nach robh dùil ann am ginideachadh sìol agus a’ cur an ùine seo chun t-seusan as fheàrr.

Tha na co-dhùnaidhean seo, a-nis air am foillseachadh ann an Eòlas-beò lusan, nan eisimpleir làidir de ath-uèirleadh mean-fhàsach mhodalan comharran a chuidicheas lusan gus atharrachadh a rèir an àrainnean. Chaidh an sgrùdadh a stiùireadh le luchd-rannsachaidh aig Institiud Gregor Mendel airson Bith-eòlas Lusan Moileciuil (GMI) aig Acadamaidh Saidheansan na h-Ostaire.

Fhad 's a tha cuid sìol planntrais feumaidh solas airson germachadh, tha sìol eile neo-mhothachail do sholas no eadhon air am bacadh leis. A’ mhòr-chuid de lèirsinn air àite solais rè ginideachadh sìol a’ tighinn bho sgrùdaidhean a’ cleachdadh an fhàs-bheairt modail Arabidopsis thaliana, far a bheil feum air solas gus ginideachadh a thòiseachadh.

An coimeas ri sin, tha solas na bhacadh làidir air germachadh ann an lusan eile, ach tha bunait mhóileciuil a’ bhuaidh seo fhathast gu ìre mhòr neo-aithnichte. Tha sgioba de luchd-rannsachaidh, air an stiùireadh leis an Dr. Zsuzsanna Mérai aig Institiud Gregor Mendel (GMI), a-nis air an lus Aethionema arabicum (Brassicaceae) a chleachdadh gus sgrùdadh a dhèanamh air meacanaig mhóileciuil casg-solais. sìol ginideachadh.

Tha Aethionema arabicum a’ tighinn bho àrainnean fosgailte is tioram far am biodh ginideachadh sìol air an uachdar rè làithean soilleir, fada is teth a’ lughdachadh cothroman mairsinn sìol-chraobhan. Thathas a’ mìneachadh casg solais air ginideachadh mar fheart a chuireas casg air ginideachadh gu ràithean nas fhuaire no gu sìol a tha suidhichte fon talamh.

Anns an sgrùdadh aca, sheall Mérai agus a co-obraichean gu bheil dà dhreuchd aig phytochromes, na gabhadairean solais airson tonnan dearga is fada-dhearg, ann am freagairt do sholas ann an Aethionema; faodaidh iad ginideachadh a bhrosnachadh ach cuideachd casg a chuir air. Le bhith a’ tomhas an dian solais agus fad tro phytochromes, bidh na sìol a’ faighinn fiosrachadh mu fhad an latha agus leis an sin, mun t-seusan.

Cuidichidh caochladh Cipireasach le bhith a’ tuigsinn casg solais

Bidh Mérai agus a co-obraichean a’ cleachdadh sìol de aon seòrsa Aethionema a tha a’ tighinn à Cìopras (CYP) nach bi a’ fàs nuair a thèid an nochdadh do sholas geal. àrainn nàdarra, chan eil an caochladh CYP a’ fàs ach tràth san earrach nuair a bhios na làithean goirid gu leòr, agus an teòthachd fionnar. Leigidh seo leis a’ phlannt a chearcall-beatha a chrìochnachadh mus tig an seusan samhraidh tioram.

Bha Mérai a’ sireadh sgrùdadh a dhèanamh air mar a chuireas casg air solas ann an Aethionema CYP le bhith a’ cruthachadh cruinneachadh de shìol mùthaichte a rinn iad sgrùdadh air airson mùthaidhean a dh’ fhaodadh fàs ann an solas geal cuideachd, an taca ris an loidhne thùsail. A-nis, chomharraich an luchd-rannsachaidh aon mhùthadh aig an ìre moileciuil.

Thug iad “koy-1” air, às dèidh Koyash, dia na grèine ann am miotas-eòlas Turcach. Sheall iad gun robh buaidh aig a’ mhùthadh aige air HEME OXYGENASE 1, gine chudromach a tha riatanach airson bith-cho-chur chromophores, na moileciuilean a lorgas solas ann am phytochromes. Tha am mùthadh seo a’ cuingealachadh meud a’ phròtain chromophore agus tha e an urra ris an atharrachadh ann an freagairteachd solais koy-1.

Tha dà dhreuchd phytochromes a’ comasachadh atharrachadh àrainneachdail

Leig am mutant koy-1 le Mérai agus a co-obraichean tuilleadh fiosrachaidh meacanaigeach fhoillseachadh. “Le bhith ag atharrachadh dian solais, tonn-fhaid, agus fad, b’ urrainn dhuinn pàtrain freagairt solais iom-fhillte a tha ceangailte ri phytochromes ann an Aethionema a sgrùdadh," tha Mérai ag ràdh. “Leig an ìre ìosal de phytochromes gnìomhach a tha air fhàgail ann an koy-1 leinn dreuchd dhùbailte iongantach ann am germachadh sìol Aethionema fhoillseachadh.”

Sheall na deuchainnean aca gun robh dian is fad solais àrd a’ cur bacadh mòr air ginideachadh, ach gun robh nochdadh goirid a’ fàbharachadh ginideachadh. Tha an dà fhreagairt eadar-dhealaichte seo do sholas mar thoradh air diofar cho-mheasan eadar dà phrìomh hormona: an searbhag abscisic a chuireas bacadh air ginideachadh (ABA) an taca ris an searbhag gibberellic a bhrosnaicheas ginideachadh (GA).

“Bha fios againn mu thràth gun robh nochdadh do sholas ann an Arabidopsis ag adhbhrachadh ìrean àrda GA agus ìrean ìosal ABA. A-nis, tha fios againn cuideachd gu bheil Aethionema CYP a’ freagairt san aon dòigh fo sholas glè chuingealaichte. Ach, le barrachd rèididheachd, bidh na h-ìrean hormona a’ dol bun os cionn, agus mar thoradh air sin bidh casg air germachadh,” tha Mérai ag ràdh. “Tha bunait ginteil aig na freagairtean mu choinneamh ri dian agus fad an t-solais agus tha iad nan atharrachadh don àrainneachd nàdarra a tha aig na lusan, a’ leigeil le Aethionema CYP germachadh tràth san earrach, ach chan ann nas fhaide air adhart.”

Evolution ag obair le modalan ath-uèirleachaidh

Le bhith a’ mìneachadh gum faodadh na h-aon chluicheadairean moileciuil buaidhean gu tur eadar-dhealaichte a chruthachadh, tha an sgioba a’ clàradh mar a dh’ fhaodadh mean-fhàs a bhith air modalan a th’ ann mar-thà “ath-uèirleachadh” gus freagairt gu leòr do riatanasan àrainneachdail. Le caochlaidhean co-mheasgaichte mar sin, air an clàradh ann an iomadh fàs-bheairt, faodaidh mean-fhàs atharrachaidhean “luath” a choileanadh gun fheum air cluicheadairean ùra mean-fhàs bhon fhìor thoiseach.

“Tha na co-dhùnaidhean againn a’ rèiteachadh na slighe airson tuigse nas fheàrr air pròiseasan moileciuil ann an nàdar agus bith-iomadachd le bhith a’ sgrùdadh fàs-bheairtean neo-mhodail agus lusan neo-bhàrr. Tha an t-eòlas saidheansail a fhuaireadh bho Arabidopsis riatanach, ach chan eil e an-còmhnaidh a’ riochdachadh a h-uile lus. An seo, tha sinn a’ sealltainn gum b’ urrainn dhuinn eadhon uidheaman moileciuil gu tur eadar-dhealaichte a lorg ann an nàdar," thuirt Mérai mar cho-dhùnadh, aig a bheil an obair aige a’ stèidheachadh Aethionema mar mhodail ùr airson sgrùdadh a dhèanamh air buaidh solais air sìol. a ’fàs.