Przecław News

Informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej w Wiadomościach Przecławia.

Bez tego rośliny nie mogą reagować na temperaturę

Bez tego rośliny nie mogą reagować na temperaturę

Sadzonki Arabidopsis hodowano w różnych warunkach. Źródło: Chen/UCR

Naukowcy z UC Riverside radykalnie przyspieszyli wyścig, aby kontrolować reakcje roślin na temperaturę na szybko ocieplającej się planecie. Kluczem do tego przełomu jest miRNA, cząsteczka około 200 000 razy mniejsza niż szerokość ludzkiego włosa.

Przy umiarkowanym wzroście temperatury rośliny rosną wyżej, aby uniknąć przegrzania i uzyskać dostęp świeżego powietrza. Opracowanie historyczne opublikowane w czasopiśmie Komunikacja natury Pokazuje, że do tego wzrostu wymagany jest mikroRNA lub miRNA. Badanie identyfikuje również cząsteczki miRNA — spośród ponad 100 możliwości — jako podstawowe.

„Odkryliśmy, że bez miRNA rośliny nie rosłyby, nawet gdybyśmy podnieśli temperaturę, nawet w obecności dodatkowych hormonów wzrostu” – powiedział Meng Chen, profesor botaniki i współautor badania.

RNA to kwas nukleinowy występujący we wszystkich żywych komórkach, a jego rolą jest działanie jako przekaźnik, który przenosi instrukcje z DNA komórki, aby wytworzyć różne białka. MikroRNA jest również niezbędny do zdrowego wzrostu komórek biologicznych. Został stworzony, aby wiązać się z określonym celem RNA i zapobiegać tworzeniu przez ten cel tego, do czego został zaprojektowany.

„MiRNA hamuje produkcję docelowego RNA, indukując cięcie w jego celu lub zapobiegając translacji docelowego RNA do innego białka” – powiedział Xuemei Chen, profesor botaniki UCR i współautor badania.

Laboratorium Xuemei Chen w UCR pomogło odkryć miRNA w roślinach. Laboratorium Meng Chen zidentyfikowało wcześniej komponenty zaangażowane we wczesne stadia wrażliwości roślin na temperaturę. Dwie grupy naukowców połączyły siły, aby sprawdzić, czy miRNA, które są tak ważne w innych formach życia, również odgrywają rolę w reakcjach roślin na temperaturę.

W tym teście naukowcy przyjrzeli się tylko niewielkim wzrostom temperatury, od 21 do 27 stopni Celsjusza. Dla porównania, średnia temperatura pokojowa wynosi około 20 stopni C. „Nie patrzyliśmy na reakcje na stres. Chcieliśmy zbadać wyczuwanie temperatury bez podnoszenia jej do poziomu, który mógłby zabić rośliny” – powiedział Meng Chen.

READ  Wyścig zbrojeń między bakteriami i wirusami zapewnia rzadkie okno na szybką i złożoną ewolucję

Naukowcy wzięli Arabidopsis, małą kwitnącą roślinę spokrewnioną z gorczycą i kapustą, i zbadali zmutowane formy o bardzo niskim poziomie miRNA. Bez RNA zmutowana roślina Arabidopsis nie byłaby w stanie zareagować na zmianę temperatury, rosnąc tak dobrze, jak powinna.

Następnie eksperymentowali z genetyką. „Zapytaliśmy, czy możemy przeprowadzić dodatkową mutagenezę na mutancie Arabidopsis z niedoborem wytwarzania mikroRNA i przywrócić mu zdolność do wyczuwania temperatury” – powiedział Xuemei Chen. Powiedziała, że ​​drugi eksperyment zadziałał „idealnie”, ujawniając gen odpowiedzialny za przywracanie poziomów mRNA, a także zdolności rośliny do wykrywania ciepła.

Następnie zespół został poproszony o wyszukanie dokładnej girany zaangażowanej w reakcję na temperaturę. Arabidopsis syntetyzuje 140 cząsteczek miRNA. Naukowcy zakładali, że poziom odpowiedzialnych molekuł będzie wzrastał wraz ze wzrostem temperatury, ale tak się nie stało.

Pamiętając, że miRNA wiąże się i blokuje docelowe cząsteczki RNA, zespół zamiast tego przyjrzał się poziomom docelowej cząsteczki RNA, które były różne w oryginalnej zmutowanej roślinie Arabidopsis iw drugiej zmutowanej roślinie, którą stworzyli.

„Patrząc na to, odkryliśmy, że zmieniły się cele 14 miRNA, a oprócz celów znaleźliśmy również miRNA” – powiedział Xuemei Chen.

Po zidentyfikowaniu właściwych cząsteczek miRNA zespół w końcu opracował kompleksowy obraz reakcji na temperaturę. Składa się z dwóch zasadniczych części: cząsteczek, które wyczuwają temperaturę, oraz auksyny, hormonu, który umożliwia reakcję na to, co jest odczuwane, poprzez promowanie wzrostu roślin.

„Pomiędzy czujnikiem a efektorem znajduje się miRNA. Bez niego rośliny mogą wyczuwać ciepło, ale nie mogą na nie reagować poprzez wzrost. Jest to strażnik, który może wyłączyć – lub pozwolić – roślinom radzić sobie ze zmianami temperatury otoczenia” – powiedział Meng. Chen. .

Podczas swoich eksperymentów zespół odkrył, że miRNA jest również wymagane do reagowania roślin na cień odbijany od sąsiednich roślin.

READ  To, co dawno temu jadła twoja babcia, może mieć wpływ na twój mózg: ScienceAlert

„Nasze odkrycie połączyło kropki między trzema pierwiastkami znajdującymi się we wszystkich roślinach, które są kluczowe dla reakcji roślin na ich środowisko” – powiedział Meng Chen. „Obejmuje to czujniki monitorujące zmiany temperatury i światła, hormony napędzające wzrost roślin oraz miRNA kontrolujące wzrost roślin”.

Naukowcy mają nadzieję, że ich odkrycia mogą zostać wykorzystane do zwiększenia plonów w miarę zmian klimatu.

„Możliwe, że używamy tego do manipulowania reakcjami roślin na lokalną temperaturę i warunki świetlne oraz kontrolowania ich wzrostu w różnych środowiskach” – powiedział Meng Chen.

więcej informacji:
MicroRNA156 warunkuje wrażliwość na auksynę, aby umożliwić plastyczność wzrostu w odpowiedzi na zmiany środowiskowe u Arabidopsis, Komunikacja natury (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36774-9

Informacje o czasopiśmie:
Komunikacja natury