Երկու հրապարակումներում Ուտրեխտի կենսաբանները և միջազգային գործընկերները նկարագրում են բույսերի կողմից ջերմությանը հարմարվելու գործընթացները: Բացահայտումները հնարավորություն են տալիս պատկերացում կազմել, թե ինչպես են բույսերը օպտիմալ գործում ենթաօպտիմալ բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում: Այն կարող է նաև հիմք հանդիսանալ բույսերի աճը վերահսկելու և դրանք ավելի դիմացկուն դարձնելու գլոբալ տաքացման համար: Գիտնականներն իրենց արդյունքները հրապարակում են The Plant Journal- ում և Nature Communications- ում:
Բևեռային արջեր անապատում
Այնուամենայնիվ, շատ բույսերի տեսակներ մշակել են ավելի բարձր ջերմաստիճաններին դիմակայելու եղանակներ: «Ի տարբերություն կենդանիների, շատ բույսեր կարող են հարմարեցնել իրենց մարմնի ձևը` ի պատասխան ջերմության և շրջակա միջավայրի այլ գործոնների », - ասում է հետազոտող Մարտին վան antանտենը, ով Ուտրեխտի համալսարանի անդամ է և նպաստել է երկու հրապարակումներին: «Կենդանիները բոլորովին այլ պատմություն են: Պարզ ասած, եթե բևեռային արջը տեղադրեք անապատում, այն դեռ նման կլինի բևեռային արջի ՝ հաստ մուշտակով: Բայց եթե բույսն աճում է ավելի տաք պայմաններում, այն համապատասխանաբար կհարմարեցնի իր մարմնի ձևը: Այս կերպ գործարանը փորձում է օպտիմալ գործել այս ոչ այնքան բարենպաստ պայմաններում »:
Կոմպակտից բաց բույսերի տեսքով
Բույսերի շատ տեսակներ կարող են հարմարեցնել իրենց ցողունների և տերևների ձևը `դրանք ավելի դիմացկուն դարձնելու բարձր ջերմաստիճաններին: Սա նաև ճշմարիտ է կաղամբի (Arabidopsis thaliana) համար, որը շատ բույսերի կենսաբանների կողմից դիտվում է որպես իրենց սիրած բույսի մոդել: Coldուրտ պայմաններում այս բույսերը կոմպակտ են եւ տերեւները մոտ են գետնին: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, նրանք ավելի բաց կեցվածք են ընդունում: Տերևները, օրինակ, ավելի ուղղահայաց են դառնում: Սա մեծապես նվազեցնում է արևի ուղիղ ճառագայթումը: Բացի այդ, տերեւի ցողունները կձգվեն, ինչը թույլ կտա ավելի շատ քամի անցնել տերեւներից եւ ցրել ջերմությունը:
Desանկալի եւ անցանկալի ձգում
Այնուամենայնիվ, մշակաբույսերի և (կտրված) ծաղիկների մեջ այս տեսակի ձգումը հաճախ անցանկալի է: Արտադրողները ցանկանում են վերահսկել այս փոփոխությունները, քանի որ ձգվելը կարող է խոչընդոտել արտադրանքի որակին: «Բայց միևնույն ժամանակ, ադապտացիան անհրաժեշտ է` բերքը ավելի դիմացկուն դարձնելու կլիմայի փոփոխության հետևանքով բարձր ջերմաստիճանի նկատմամբ: Դա անհրաժեշտ է արտադրության երկարաժամկետ պահպանման համար », - ասում է Վան antանտենը:
Բույսերը դարձնել ավելի կլիմայուն
«Շատ մշակվող մշակաբույսեր կորցրել են բարձր ջերմաստիճաններին լավ արձագանքելու ունակությունը», - ասում է Վան antանտենը: «Տարբեր մշակաբույսերում այն անհետացավ ընտելացման և բուծման ընթացքում, քանի որ բուծողները հիմնականում կենտրոնանում էին այլ հատկությունների վրա»:
Քանի որ կլիմայի փոփոխությունը բարձրացնում է ջերմաստիճանը, Վան antանտենը ասում է, որ աճում է բույսերը կլիմայի նկատմամբ ավելի հանդուրժող դարձնելու անհրաժեշտությունը: «Սա պահանջում է գիտելիքներ այն մասին, թե ինչպես են բույսերը դիմակայում ավելի բարձր ջերմաստիճանին: Ինչպե՞ս են նրանք ջերմաստիճանի ազդանշանները փոխակերպում աճի հարմարվողականության: Մոլեկուլային մեխանիզմների ուսումնասիրությունը, որոնցով բույսերը հարմարվում են ոչ օպտիմալ ջերմաստիճանին, հնարավորություն է տալիս գործիքներ մշակել մշակաբույսերի ճարտարապետությունը բուծման միջոցով »:
Մոլեկուլային մեխանիզմը միացնում է ջերմության կեցվածքը
Thale cress բույսերը, որոնք այլևս չեն հարմարվում ավելի բարձր ջերմաստիճանին, կարող են վերականգնել այդ ունակությունը, երբ ենթարկվում են որոշակի քիմիական նյութերի: Սա հայտնաբերել է միջազգային հետազոտական խումբը ՝ Վան antանտենի գլխավորությամբ: Թիմը փորձարկեց մեծ քանակությամբ նյութեր թալե սերուցքային մուտանտի վրա, որն այլևս չի հարմարվում բարձր ջերմաստիճանին: Նրանք գտել են մի մոլեկուլ, որը կարող է «միացնել» երիտասարդ բույսերի բարձր ջերմաստիճանին հարմարվելը, նույնիսկ ցածր ջերմաստիճանում:
Գիտնականներն այս միացությունն անվանում են «Heatin»: Քիմիական փոփոխելով մոլեկուլը, այնուհետև ուսումնասիրելով, թե որ սպիտակուցները կարող են կապվել տաքացման հետ, նրանք գտան մի խումբ սպիտակուցներ, որոնք կոչվում են նիտրիլազներ: Հայտնաբերված ենթախումբը, ինչպես հայտնի է, հանդիպում է միայն կաղամբներում և հարակից տեսակների մեջ, ներառյալ թալիսը:
Բույսերի բուծման ընկերության հետ միասին կենսաբանները պարզեցին, որ իսկապես կաղամբի տեսակներն արձագանքում են տաքացմանը: Նրանք նաև հայտնաբերեցին, որ նիտրիլազները պահանջվում են բարձր ջերմաստիճանին հարմարվելու համար, հավանաբար այն պատճառով, որ դրանք հնարավորություն են տալիս արտադրել հայտնի աճին հորմոնի ՝ օքսինի արտադրությունը: Այս հայտնագործությունը գիտնականները հրապարակել են The Plant Journal- ում:
Բարձր ջերմաստիճանի հարմարվողականության նոր ուղի
Heatin- ի արդյունքների հրապարակումը համընկնում է մեկ այլ հրապարակման հետ `այսօր Nature Communications- ում: Այդ հետազոտությունը ղեկավարում էին Բելգիայի VIB ինստիտուտի գիտնականները, որին մասնակցում էր նաև Վան antանտենը: Թիմը հայտնաբերեց նախկինում նկարագրված սպիտակուց, որը կարգավորում է բույսերի հարմարվողականությունն ավելի տաք միջավայրին: Սպիտակուցը ստացել է MAP4K4/TOT3 անվանումը, TOT- ը նշանակում է ջերմաստիճանի թիրախ:
Հատկանշական է, որ TOT3- ով առաջնորդվող գործընթացը մեծապես անկախ է ազդանշանային բոլոր այլ ուղիներից, որոնք մինչ այժմ կենսաբանները կապում էին բույսերում ջերմության հարմարվողականության հետ: Բացի այդ, TOT3- ի համապատասխանեցումները, ըստ երևույթին, կախված չեն գործարանի վրա շողացող լույսի քանակից և կազմից:
Վան antանտեն. TOT3- ի միջոցով մենք այժմ ունենք գործոն, որի օգնությամբ մենք կարող ենք վերահսկել աճը բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում ՝ չխոչընդոտելով գործարանի լույսի գործածմանը »:
Լայն ծրագրեր
«Այն, ինչն ավելի հետաքրքիր է դարձնում, - ասում է Վան antանտենը, - այն է, որ TOT3- ը նման դեր է խաղում բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում աճի ադապտացիայի մեջ ինչպես թալե մաղձի, այնպես էլ ցորենի մեջ: Այդ երկու տեսակները գենետիկորեն բավականին առանձնացված են միմյանցից: Այսպիսով, դա մեծ ներուժ է առաջարկում լայն ծրագրերի համար »:
Այլընտրանք աճի արգելակիչներին
Ի վերջո, TOT3- ի հայտնագործությունները և նիտրիլազների դերը կարող են օգնել շարունակել զարգացնել բավարար բերք, նույնիսկ երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է կլիմայի փոփոխության պատճառով: Հայտնագործությունները նաև հնարավորություն են տալիս մշակել այլընտրանքային քիմիական նյութեր, որոնք այժմ հաճախ օգտագործվում են բույսերի աճը կանխելու համար: Որպես օրինակ ՝ Վան antանտենը նշում է կտրված ծաղիկները, որոնք շատ ուժեղ են արձագանքում ջերմաստիճանի տատանումներին: Flաղկաբուծության մեջ, հետևաբար, աճի շատ խանգարող միջոցներ են օգտագործվում բույսերը գեղեցիկ և կոմպակտ պահելու համար:
«Այն պահին, երբ դուք, օրինակ, կակաչներ եք գնում, դրանք դեռ գեղեցիկ կարճ ցողուն ունեն», - ասում է Վան antանտենը: «Բայց ձեր տանը մի քանի օր մնալուց հետո նրանք սկսում են կախվել ծաղկամանի եզրից: Ներքին ջերմաստիճանի բարձրացումն առաջացնում է բույսերի ձգում, ինչը, ի վերջո, հանգեցնում է նրանց թուլացմանն ու թեքմանը: Հուսով ենք, որ նոր գիտելիքները կնպաստեն բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում ավելի քիչ ձգվող ծաղիկների նոր սորտերի ընտրությանը: Այս կերպ մենք կարող ենք նվազեցնել աճի վնասակար արգելակիչների օգտագործումը »:
Լրացուցիչ տեղեկությունների համար:
Ուտրեխտի համալսարան
www.uu.nl