Szimpatika – A növények viselkedése a cirkadián ritmustól függ

A cirkadián ritmus az élőlények életében rengeteg tevékenység, biológiai folyamat alapvető irányítója az egysejtűektől az emberig. A téma kutatása számtalan igen fontos eredményt hozott már eddig is, például egyes kórokozók elleni gyógyszerek jobban hatnak bizonyos időpontban, mint bármikor máskor.

Egy új kutatásban a növényi cirkadián ritmus genetikai hátterét vizsgálták, és kiderült, hogy egyetlen betűnyi eltérés a DNS-ben meghatározhatja, hogy bagoly, vagy pacsirta típusba tartozik-e egy adott növény. Az Earlham Intézet sajtóközleménye számolt be a felfedezésről, amely nemcsak tudományos érdekesség, hanem gyakorlati haszna is lehet a növénytermesztők számára.

A cirkadián ritmus határozza meg a növények esetében például a fotoszintézis, vagy a virágzás időpontját, s ezek a ritmikus mintázatok földrajzi elhelyezkedéstől, klímától, évszaktól függően is változhatnak, hogy a növény optimálisan használhassa a körülményeit. Az Earlham Intézet és a norwichi John Innes Központ kutatói szerették volna kideríteni, miféle természetes változékonyság van a növényi cirkadián ritmusban. Ezt azzal a céllal vizsgálták, hogy olyan növényeket nemesíthessenek, amelyek jobban tudnak alkalmazkodni a helyi viszonyok változásaihoz, amelyeket még a klímaváltozás is tovább bonyolít.

A növénygenetika „állatorvosi lovát”, a lúdfű (Arabidopsis thaliana) példányait vizsgálták, s ezekben az egyedekben keresték a cirkadián ritmust irányító géneket. Dr. Hannah Rees posztdoktori kutató, a tanulmány vezető szerzője elmondta: „A növény általános egészségi állapota erősen összefügg azzal, hogy mennyire van szinkronban a belső órája a nappal hosszával és az évszakok változásával. Egy pontosan járó óra jelentheti azt az előnyt, ami a kórokozókkal, növényevőkkel szemben védetté teszi, versenytársainál előnyösebb helyzetbe hozza az adott egyedet.”

A kutatásban svédországi növényegyedeket használtak, mivel a skandináv régióban mind a nappalok hosszában, mind az évszakokban extrém eltérések vannak az év során. Az ország különböző pontjain begyűjtött növények 191 egyedével dolgoztak a kutatók, és azokat az apró különbségeket keresték, amelyek megmagyarázhatják a belső óra működését. Arra jutottak, hogy a COR28 génben egyetlen bázispár eltérés volt azon növényekben, amelyek később virágoztak, és hosszabb periódusúak voltak. A COR28 gén a virágzás idejét, a cirkadián ritmust és a fagytűrést is szabályozza, s mindezek együttesen szükségesek ahhoz, hogy a növény sikeresen alkalmazkodjon a svéd viszonyokhoz. A vizsgálatokat egy új módszer, az ún. késleltetett fluoreszcens képalkotás tette lehetővé, ezzel a módszerrel azt tudják megmérni, hogy pontosan mikor és milyen mértékben fotoszintetizál egy növény, így kiválóan alkalmas a növény belső órájának vizsgálatára.

Az is kiderült a vizsgálatokból, hogy 10 órányi eltérés volt a legkorábban „ébredő” és a legkésőbb aktívvá váló növények cirkadián ritmusában, mintha csak ellenkező műszakban dolgoznának ezek a növények. Azt, hogy egy egyed mely csoportba tartozott, egyaránt meghatározta a földrajzi hely, ahol élt, illetve a saját genetikai öröksége.

A kutatás számos olyan gént is feltárt, amelyeknek a későbbi kutatásokban és növénynemesítésben fontos szerep juthat, a vizsgálati módszert pedig számos haszonnövény, pl. a káposztafélék vagy a búza esetében is használni lehet – ez lesz a kutatások következő lépése.

Forrás: ng.hu