Biologii spanioli au descoperit un lanț de gene care leagă genele de creștere a plantelor și „bioclocul” și și-au schimbat activitatea în ADN-ul rudei de varză, astfel încât a început să crească pe parcursul zilei și al nopții, potrivit unui articol publicat în revista Current Biology.
Am descoperit ca proteinele PRR sunt responsabile nu numai de ceasul intern al plantelor, ci si de suprimarea genelor asociate cu cresterea lor. Acum știm cum afectează bioritmurile pentru creșterea plantelor, ceea ce este extrem de important din punct de vedere agronomic”, spune Guiomar Martín, de la Centrul pentru Genomică Agricolă din Barcelona, Spania.
Genele care determină ritmurile circadiene ale corpului uman au fost identificate încă din anii 90 ai secolului trecut. Genele similare se găsesc în genomele tuturor plantelor și animalelor. Aceste secțiuni ale ADN-ului controlează multe procese - timpul somnului și veghe, deschiderea florilor, căutarea hranei și a altor fenomene periodice din viața ființelor vii.
Oamenii de știință încearcă de mult timp să găsească regiuni ADN care leagă bioritmurile și genele de creștere în genomii reprezentanților florei, deoarece descoperirea lor va crea soiuri „în continuă creștere” de culturi agricole și va rezolva problema foamei. Martin și colegii săi au făcut primul pas către soluționarea acestei probleme prin crearea primei „varietăți” de Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), o rudă sălbatică de varză, cu modificări ADN similare.
Arabidopsisul, la fel ca multe alte plante, crește în lungime mai ales în orele anterioare, când nivelul de umiditate din sol și în aer este optim pentru creștere și aproape nu se schimbă în timpul zilei și în prima jumătate a nopții. Creșterea acesteia este „orchestrată” de gena și proteina PIF, ale căror molecule se descompun sub influența luminii și se acumulează în celulele plantelor în timpul nopții. Oamenii de știință se întreabă de câțiva ani de ce PIF face ca tulpina Arabidopsisului să crească doar în orele premergătoare, în ciuda faptului că concentrația sa devine mare imediat după apusul soarelui.
În urmă cu doi ani, observă Martin, colegii săi din centru au descoperit o legătură neobișnuită între concentrația de PIF și o altă proteină, molecula PRR1, una dintre numeroasele componente ale biocloacului plantei. Când proporția de PRR1 în celulele plantelor a fost maxim ridicată, „semnalul de creștere” a fost aproape complet absent în ele, și invers - când moleculele PIF au fost prezente în celule, activitatea „bioclocului” a fost redusă maxim.
Folosind concluziile colegilor, Martin și echipa sa au încercat să descopere care lanțuri de gene sunt controlate atât de PIF, cât și de PRR1 și au încercat să le găsească observând modificări ale nivelului de activitate al diferitelor gene în diferite momente ale zilei.
După cum s-a dovedit, o singură genă, CDF5, este responsabilă pentru creșterea tulpinii Arabidopsis, a cărei activitate stimulează PIF și suprimă PRR1 și o serie de alte proteine și gene asociate cu funcționarea bioritmurilor vegetale. Când oamenii de știință au schimbat structura CDF5, Arabidopsis a început să crească pe parcursul zilei, datorită căreia lungimea tulpinii unei astfel de plante cu OMG a fost de aproximativ 1,5-2 ori mai lungă decât cea a rudelor sale sălbatice.
Video promotional:
Geneticienii sugerează că bioclocul controlează activitatea altor gene într-un mod similar, care sunt responsabile de creșterea tulpinilor, rădăcinilor, fructelor și florilor. Modificarea acestora va crește randamentul culturilor și va face flora o sursă mai atractivă de biomasă pentru producția de combustibil și chimice.
