Naukowcy z Wageningen University & Research oraz ich japońscy i hiszpańscy koledzy odkryli włącznik/wyłącznik i „pokrętło głośności” w roślinach kontrolujących wzrost roślin. Zastosowanie tego odkrycia może pomóc hodowcom w projektowaniu nowych upraw, które będą na przykład bardziej odporne na choroby, suszę czy powodzie. Wyniki ich badań opublikowano w czasopiśmie Nature Plants.
Zespół badaczy wykazał, że bardzo złożoną reakcję roślin na auksynę, hormon roślinny, można sprowadzić do prostego modelu przełączającego. Zasadniczo auksyna przełącza przełącznik z „wyłączonego” na „włączony”. Jednocześnie z tym „przełącznikiem” konkuruje drugi czynnik, określając w ten sposób wrażliwość każdej komórki na hormon. O tym, jak roślina reaguje na auksynę, od korzenia po kwitnienie, decyduje włącznik/wyłącznik i regulacja głośności.
Wiadomo, że mała cząsteczka auksyny kontroluje wiele aspektów wzrostu i rozwoju roślin poprzez zmianę aktywności różnych genów. Białka ARF wiążące DNA wiążą się z genami i włączają je lub wyłączają. To auksyna określa, czy białka ARF są aktywne, czy nie. Większość roślin ma różne białka ARF, które powstały w wyniku powstania wielu kopii podczas ewolucji, po czym zmieniły się ich właściwości. Wszystko to prowadzi do niezwykle złożonej sieci białek ARF, które mogą powodować różne reakcje na jeden hormon.
Zespół zbadał reakcję mchu parasolowego na auksynę Marchantia polimorficzna. Roślina ta posiada najprostszy układ auksyn i została wcześniej opisana przez naukowców w publikacji w eLife, za który Hirotaka Kato i Sumanth Mutte otrzymali nagrodę Wageningen Research Award w 2019 r. W tym nowym badaniu Natura Rośliny zespół wykorzystuje prostotę układu reakcji Marchantii i skrupulatnie mapuje jego funkcjonowanie, wykorzystując połączenie genetyki i biochemii białek. Ujawniło to prosty układ dwóch konkurujących białek ARF, który stanowi istotę układu auksyny.
Białko ARF1 w Marchantii – włącznik/wyłącznik jest oznaczony fluorescencyjnym białkiem (zdjęcie: Shubhajit Das)
„Uważamy, że nasze wyniki zasadniczo zmienią sposób, w jaki naukowcy patrzą na funkcjonowanie ważnego hormonu auksyny” – mówi Dolf Weijers, kierownik Laboratorium Biochemii i lider zespołu badawczego. „Co więcej, ten ogromny postęp w naszej wiedzy o tym, jak komórki reagują na hormon, daje nam bezprecedensowe możliwości wpływania na reakcję upraw na hormon na poziomie komórkowym. Namnażanie, wzrost korzeni i wiele innych właściwości roślin zależy od reakcji na auksynę.
Przez dziesięciolecia uważano, że rośliny kwitnące, w tym rzeżucha modelowa, wykorzystują bardzo złożony system czynników reakcji, dzięki czemu komórki reagują na ten sam hormon w różny sposób. W ten sposób niektóre komórki rosną, inne dzielą się, a jeszcze inne różnicują. Wierzono również, że ten sam hormon powoduje rozwój korzeni i kwitnienie, w zależności od tego, gdzie w roślinie zachodzi reakcja.
Zespół badawczy opisuje teraz, w jaki sposób odkrył bardzo prostą zasadę leżącą u podstaw złożonych reakcji na auksynę, hormon roślinny. Jest prawdopodobne, że ta sama zasada ma zastosowanie do innych gatunków roślin, które posiadają duże rodziny białek ARF. Obecne badania uczą nas, jak rośliny, w tym rośliny uprawne, reagują na hormon.
Biolog eksperymentalny Hirotaka Kato, poprzednio pracujący na Uniwersytecie w Wageningen, obecnie na Uniwersytecie w Kobe, współpracował przy swoich przełomowych badaniach z kolegami z Laboratorium Chemii i Biofizyki w Wageningen, Alba Synchrotron w Barcelonie i Uniwersytetu w Kioto. Badania zostały częściowo sfinansowane z grantu NWO-VICI przyznanego Dolfowi Weijersowi w 2015 roku.
Auksyna jest ważnym biologicznym hormonem roślinnym, który odgrywa kluczową rolę we wzroście i rozwoju roślin. Stało się
Hormony roślinne odgrywają kluczową rolę we wzroście, rozwoju i reakcji roślin na środowisko. Jeden z najważniejszych
© Auxine.eu 2024
