Il-ġerminazzjoni taż-żerriegħa tiddependi fuq id-dawl f'ħafna pjanti. Iżda mhux dejjem: Aethionema arabicum, pjanta adattata għal kundizzjonijiet ambjentali ta 'sfida, tagħmel hekk kif tagħha. Hawnhekk, il-fitokromi, ir-riċetturi għad-dawl aħmar u aħmar imbiegħed, għandhom rwol mhux mistenni fil-ġerminazzjoni taż-żerriegħa u jagħmlu dan il-proċess għall-aħjar staġun.
Dawn is-sejbiet, issa ppubblikati fi Fiżjoloġija tal-Pjanti, huma eżempju konvinċenti tal-wajers mill-ġdid evoluzzjonarju tal-moduli tas-sinjalar li jgħinu lill-pjanti jadattaw għall-ħabitats tagħhom. L-istudju kien immexxi minn riċerkaturi fl-Istitut Gregor Mendel tal-Bijoloġija tal-Pjanti Molekulari (GMI) tal-Akkademja tax-Xjenzi Awstrijaka.
Filwaqt li xi wħud żerriegħa tal-pjanti jeħtieġu dawl biex jiġġerminaw, żrieragħ oħra huma insensittivi għal jew saħansitra inibiti mid-dawl. Ħafna għarfien dwar ir-rwol tad-dawl matul ġerminazzjoni taż-żerriegħa ġejjin minn studji li jużaw l-organiżmu mudell Arabidopsis thaliana, fejn id-dawl huwa meħtieġ biex tibda l-ġerminazzjoni.
B'kuntrast, id-dawl huwa inibitur qawwi tal-ġerminazzjoni f'pjanti oħra, iżda l-bażi molekulari ta 'dan l-effett baqgħet fil-biċċa l-kbira mhux magħrufa. Tim ta’ riċerkaturi, immexxi minn Dr Zsuzsanna Mérai fl-Istitut Gregor Mendel (GMI), issa uża l-pjanta Aethionema arabicum (Brassicaceae) biex jinvestiga l-mekkaniżmu molekulari tad-dawl inibit. żerriegħa ġerminazzjoni.
Aethionema arabicum joriġina minn ħabitats miftuħa u niexfa fejn il-ġerminazzjoni taż-żerriegħa fuq il-wiċċ matul jiem qawwijin, twal u sħan tnaqqas iċ-ċansijiet ta 'sopravivenza tan-nebbieta. Inibizzjoni ħafifa tal-ġerminazzjoni hija interpretata bħala karatteristika li tirrestrinġi l-ġerminazzjoni għal staġuni aktar friski jew għal żrieragħ li jinsabu taħt l-art.
Fl-istudju tagħhom, Mérai u l-kollegi tagħha wrew li l-phytochromes, ir-riċetturi tad-dawl għal wavelengths ħomor u ħomor imbiegħed, għandhom rwol doppju fir-rispons għad-dawl f'Aethionema; jistgħu jistimulaw iżda wkoll jinibixxu l-ġerminazzjoni. Billi tkejjel il intensità tad-dawl u t-tul permezz tal-phytochromes, iż-żrieragħ jiksbu informazzjoni dwar it-tul tal-ġurnata u b'hekk, dwar l-istaġun.
Varjant Ċiprijotta jgħin biex jifhem l-inibizzjoni tad-dawl
Mérai u l-kollegi tagħha jużaw żrieragħ ta' varjant wieħed ta' Aethionema li joriġina minn Ċipru (CYP) li ma jiġġerminawx mal-espożizzjoni għad-dawl abjad. Fil tagħha abitat naturali, il-varjant CYP jiġġermina biss fil-bidu tar-rebbiegħa meta l-ġranet huma relattivament qosra, u t-temperaturi huma friski. Dan jippermetti lill-pjanta biex tlesti ċ-ċiklu tal-ħajja tagħha qabel l-istaġun tas-sajf niexef.
Mérai fittxet li jinvestiga l-mekkaniżmu ta 'inibizzjoni tad-dawl f'Aethionema CYP billi ħoloq ġabra ta' żrieragħ mutaġenizzati li huma skrinjaw għal mutanti li jistgħu jiġġerminaw ukoll f'dawl abjad, b'kuntrast mal-linja oriġinali. Issa, ir-riċerkaturi kkaratterizzaw mutant wieħed fil- livell molekulari.
Huma sejħulu "koy-1," wara Koyash, l-alla tax-xemx fil-mitoloġija Turkika. Huma wrew li l-mutazzjoni tagħha affettwat HEME OXYGENASE 1, ġene ewlieni meħtieġ għall-bijosintesi tal-kromofori, il-molekuli tal-fitokromi li jikxfu d-dawl. Din il-mutazzjoni tillimita l-ammont tal-proteina kromofora u hija responsabbli għar-rispons għad-dawl mibdul ta' koy-1.
Ir-rwol doppju tal-phytochromes jippermetti adattament ambjentali
Il-mutant koy-1 ippermetta lil Mérai u lill-kollegi tagħha biex jikxfu aktar dettalji mekkanistiċi. "Billi tvarja l-intensità tad-dawl, il-wavelength, u t-tul ta 'żmien, stajna jiddissezzjonaw mudelli kumplessi ta' rispons għad-dawl marbuta ma 'phytochromes f'Aethionema," tgħid Mérai." fil-ġerminazzjoni taż-żerriegħa ta’ Aethionema.”
L-esperimenti tagħhom urew li l-intensità għolja tad-dawl u t-tul ta 'żmien inibixxu bil-qawwa l-ġerminazzjoni, filwaqt li l-espożizzjoni qasira ffavorixxiet il-ġerminazzjoni. Dawn iż-żewġ risponsi opposti għad-dawl jirriżultaw minn proporzjonijiet differenti bejn żewġ ormoni ewlenin: l-aċidu abscisic li jinibixxi l-ġerminazzjoni (ABA) kontra l-aċidu gibberellic li jinduċi l-ġerminazzjoni (GA).
"Aħna diġà konna nafu li l-espożizzjoni għad-dawl f'Arabidopsis irriżulta f'livelli għoljin ta 'GA u ABA baxxi. Issa, nafu wkoll li Aethionema CYP jirrispondi bl-istess mod taħt dawl limitat ħafna. Madankollu, biż-żieda fl-irradjanza, il-livelli tal-ormoni jmorru litteralment ta’ taħt fuq, u dan jirriżulta f’inibizzjoni tal-ġerminazzjoni,” tgħid Mérai. "Ir-risponsi opposti għall-intensità u t-tul tad-dawl għandhom bażi ġenetika u huma adattament għall-ambjent naturali tal-pjanti, li jippermettu lil Aethionema CYP jiġġermina fil-bidu tar-rebbiegħa, iżda mhux aktar tard."
Evolution taħdem b'moduli ta' wajers mill-ġdid
Billi tiżvela li l-istess plejers molekulari jistgħu jimmedjaw effetti dijametrikament opposti, it-tim jiddokumenta kif l-evoluzzjoni jista 'jkollha "fili mill-ġdid" moduli eżistenti biex tirrispondi b'mod adegwat għar-rekwiżiti ambjentali. B'varjazzjonijiet kombinatorji bħal dawn, iddokumentati f'organiżmi multipli, l-evoluzzjoni tista' tikseb bidliet "malajr" mingħajr il-ħtieġa li atturi ġodda jevolvu mill-bidu.
“Is-sejbiet tagħna jwittu t-triq għal fehim aħjar tal-proċessi molekulari fin-natura u l-bijodiversità billi nistudjaw organiżmi mhux mudell u pjanti mhux tal-uċuħ tar-raba’. L-għarfien xjentifiku miksub minn Arabidopsis huwa essenzjali, iżda mhux dejjem rappreżentattiv tal-pjanti kollha. Hawnhekk, aħna nuru li nistgħu saħansitra niskopru mekkaniżmi molekulari kompletament opposti fin-natura,” tikkonkludi Mérai, li x-xogħol tiegħu jistabbilixxi Aethionema bħala mudell ġdid għall-istudju tal-effetti tad-dawl fuq iż-żerriegħa. ġerminazzjoni.