Espanjalaiset biologit ovat löytäneet geeniketjun, joka yhdistää kasvien kasvugeenit ja "biokellon", ja muutti sen työtä kaali-sukulaisen DNA: ssa niin, että se alkoi kasvaa koko päivän ja yön, sanotaan artikkelissa, joka julkaistiin lehdessä Current Biology.
”Havaitsimme, että PRR-proteiinit eivät ole vastuussa kasvien sisäisestä kellosta, vaan myös niiden kasvuun liittyvien geenien tukahduttamisesta. Nyt tiedämme, kuinka biorytmit vaikuttavat kasvien kasvuun, mikä on erittäin tärkeää maatalouden kannalta”, sanoo Guiomar Martín Barcelonan maatalouden geenikeskuksesta, Espanja.
Geenit, jotka määrittävät ihmisen kehon vuorokausirytmit, tunnistettiin jo viime vuosisadan 90-luvulla. Samanlaisia geenejä löytyy kaikkien kasvien ja eläinten genomista. Nämä DNA: n osat kontrolloivat monia prosesseja - unen ja heräämisen aikaa, kukien avautumista, ruuan etsintää ja muita jaksollisia ilmiöitä elävien olentojen elämässä.
Tutkijat ovat jo pitkään yrittäneet löytää DNA-alueita, jotka yhdistävät biorytmit ja kasvigeenit kasvistoedustajien genomissa, koska niiden löytö luo "ikuisesti kasvavia" maatalousviljelylajikkeita ja ratkaisee nälän ongelman. Martin ja hänen kollegansa ottivat ensimmäisen askeleen kohti tämän ongelman ratkaisemista luomalla ensimmäisen Arabidopsis thaliana -lajin, kaalin villin sukulaisen, samanlaisilla DNA-muunnoksilla.
Arabidopsis, kuten monet muutkin kasvit, kasvaa pituudeltaan pääosin ennenaikaisinä aikoina, jolloin maaperän ja ilman kosteustaso on optimaalinen kasvulle, eikä se melkein muutu päivän aikana ja yön ensimmäisellä puoliskolla. Sen kasvua "järjestävät" PIF-geeni ja proteiini, joiden molekyylit rappeutuvat valon vaikutuksesta ja kerääntyvät kasvisoluihin yön aikana. Tutkijat ovat miettineet useiden vuosien ajan, miksi PIF saa Arabidopsis-kannan kasvamaan vain ennenaikaisinä aikoina huolimatta siitä, että sen pitoisuus nousee korkealle heti auringonlaskun jälkeen.
Kaksi vuotta sitten, Martin toteaa, hänen kollegansa keskellä paljastivat epätavallisen yhteyden PIF-pitoisuuden ja toisen proteiinin, PRR1-molekyylin, välillä, joka on yksi monista kasvien biokellon komponenteista, välillä. Kun PRR1: n osuus kasvisoluissa oli niin suuri kuin mahdollista,”kasvusignaali” puuttui heistä melkein kokonaan, ja päinvastoin - kun PIF-molekyylejä oli läsnä soluissa,”biokellon” aktiivisuus väheni maksimaalisesti.
Kollegoiden havaintojen avulla Martin ja hänen tiiminsä yrittivät selvittää, mitkä geeniketjut ovat sekä PIF: n että PRR1: n hallitsemia, ja yrittivät löytää niitä tarkkailemalla muutoksia eri geenien aktiivisuustasossa eri vuorokauden aikoina.
Kuten kävi ilmi, vain yksi geeni, CDF5, on vastuussa Arabidopsis-varren kasvusta. Sen työ stimuloi PIF: ää ja tukahduttaa PRR1: n sekä useita muita proteiineja ja geenejä, jotka liittyvät kasvien biorytmien toimintaan. Kun tutkijat muuttivat CDF5: n rakennetta, Arabidopsis alkoi kasvaa koko päivän, minkä seurauksena tällaisen GMO-kasvin varren pituus oli noin 1,5-2 kertaa pidempi kuin sen villien sukulaisten.
Mainosvideo:
Geneetikot ehdottavat, että biokellot kontrolloivat samalla tavalla muiden geenien toimintaa, jotka vastaavat varten, juurten, hedelmien ja kukien kasvusta. Niiden muuttaminen lisää sadontuotantoa ja tekee kasvistoista houkuttelevamman biomassan lähteen polttoaineiden ja kemikaalien tuotantoon.