Tuo metu, kai klimato kaita kelia grėsmę aprūpinimui maistu, mokslininkai visame pasaulyje ieško patikimų būdų, kaip pagerinti pasėlių gamybą. Ekstremalūs orai ir besikeičiantys sezoniniai modeliai gali sutrikdyti tradicinius žemės ūkio ciklus, todėl technologijos, reguliuojančios pasėlių augimo laiką, yra neįkainojamos ūkininkams visame pasaulyje.
Augalų augimas ir vystymasis priklauso nuo daugelio veiksnių, tokių kaip aplinka, fotoperiodas ir genetika. Žydėjimas yra labai svarbus augalo gyvenimo ciklo įvykis, ir daugeliui rūšių prieš žydėjimą pavasarį reikalingas šalčio poveikis (arba jarvinimas ). Prasidėjus žydėjimui, augalai nukreipia maistines medžiagas iš savo lapų sėklų gamybai, taip sumažindami lapijos maistinę vertę. Nors mokslininkai supranta daugelį šio proceso aspektų, mechanizmai, kurie gali natūraliai nutraukti arba panaikinti šią priešžydėjimo fazę (devernalizaciją), lieka neištirti.
Atsižvelgdama į tai, Japonijos Nara mokslo ir technologijų instituto (NAIST) docento Makoto Shirakawa vadovaujama tyrimų komanda ištyrė devernalizacijos molekulinį pagrindą. Jie nustatė naują mažų molekulių klasę, vadinamą devernalizatoriais (DVR), kurios gali sukelti devernalizaciją be terminio apdorojimo modeliniame organizme Arabidopsis thaliana .
Tyrėjai ištyrė daugiau nei 16.000 XNUMX cheminių junginių ir atrado penkis skaitmeninius vaizdo registratorius (DVR), kurie iš naujo suaktyvino „Flowering Locus C“ geno, pagrindinio žydėjimo slopintuvo, raišką. Sumažindami specifinius augalo genų dinaminius modifikavimus, šie DVR galėjo atidėti žydėjimą net ir po indukuotos jarovizacijos. Pažymėtina, kad trys iš šių DVR turėjo dvi esmines bendras struktūrines ypatybes – hidantoino tipo regioną ir spiro tipo anglies atomą – kurios, kaip nustatyta, yra būtinos devernalizacijos efektui.
Be to, komanda nustatė šeštąjį DVR junginį, pavadintą DVR06, kuris buvo struktūriškai paprastesnis, tačiau išlaikė pagrindines aukščiau paminėtas savybes. Eksperimentiniai rezultatai parodė, kad DVR06 apdoroti augalai žydėjo uždelstai be neigiamo šalutinio poveikio. Viso genomo analizė atskleidė, kad DVR06 veikia specifiškesnį genų rinkinį, palyginti su karščio sukelta devernalizacija, o tai pabrėžia jo potencialą reguliuoti žydėjimą. „ Buvo gerai žinoma, kad augalų terminis apdorojimas lauke yra ir daug darbo reikalaujantis, ir brangus. Todėl labai apsidžiaugiau, kai sužinojome, kad DVR06 turi specifiškesnį poveikį nei terminis apdorojimas. Tai buvo akimirka, kai visas laikas, kurį praleidome jo demonstravimui, pagaliau atsipirko!“ – dalijasi Shirakawa.
DVR06 ir jo mechanizmų atradimas galėtų atverti kelią naujoms žemės ūkio technologijoms, kurios leistų ūkininkams veiksmingai reguliuoti žydėjimo laiką. Atitolindami žydėjimą, lapiniai augalai gali ilgiau išlaikyti savo maistinę vertę, padidindami derlių ir sumažindami atliekas. Tyrimų komanda siekia pagerinti DVR efektyvumą, kaip pažymi Ito: „ Atliksime tolesnius tyrimus, siekdami modifikuoti DVR struktūrą ir sukurti didesnio aktyvumo ir specifiškumo junginius. Tikimės, kad šių tyrimų rezultatai paskatins kurti naujas technologijas, skirtas stabiliai maisto gamybai svyruojančioje pasaulinėje aplinkoje.“
Fono žinios
Hidantoinas , dar žinomas kaip imidazolidin-2,4-dionas, yra heterociklinis organinis junginys, gamtoje aptinkamas gana retai. Gerai žinomas natūralus junginys su hidantoino žiedu yra alantoinas (5-ureidohidantoinas) – purino skaidymosi metabolitas, randamas augaluose, gyvūnuose ir mikroorganizmuose. Augaluose alantoino ypač randama juoduosiuose ožragiuose, burokėliuose, klevuose, kviečių gemaluose, taip pat kaštonų žievėje ir taukių šaknyse.
Spiro tipo anglies atomas yra anglies atomas, jungiantis du molekulinius žiedus ir todėl vadinamas spiro atomu . Spiro junginiai yra policiklinės organinės molekulės, kurių žiedai yra sujungti per bendrą atomą – dažniausiai anglies atomą. Spiro atomas taip pat gali būti heteroatomas, pavyzdžiui, azotas arba silicis. Tokiems junginiams būdinga susisukusi struktūra ir jie gali būti karbocikliniai arba heterocikliniai.
originalus leidinys
Nana Otsuka, Ryoya Yamaguchi, Hikaru Sawa, Naoya Kadofusa, Nanako Kato, Yasuyuki Nomura, Nobutoshi Yamaguchi, Atsushi J. Nagano, Ayato Sato, Makoto Shirakawa ir Toshiro Ito. „Mažos molekulės ir terminis apdorojimas atvirkštinis vernalizavimas pagal epigenetinę modifikaciją Arabidopsis“. Žurnalas: Komunikacijos biologija
Taip pat skaitykite
Augalų virusai kelia grėsmę avinžirnių auginimui Vokietijoje | Pugnalom
Augalo ir grybelio simbiozė: lemia hormonai | Pugnalom
