Jak rośliny „pamiętają” zmiany w środowisku

Zobacz galerię (1)

Mechanizmy, które umożliwiają roślinom wyczuwanie i "zapamiętywanie" zmian w środowisku, przybliżają naukowcy z University of Birmingham i University of Nottingham w magazynie "Nature Communications".

Dzięki ich pracy mogą powstać nowe odmiany np. zbóż czy warzyw, które łatwiej zaadaptują się do rozmaitych warunków otoczenia.

Zdolności pamięciowe roślin umożliwiają im skoordynowanie rozwoju w odpowiedzi na czynniki stresowe lub zmieniające się pory roku. Np. wiele roślin "pamięta" o przedłużającym się zimowym chłodzie, dlatego kwitnie na wiosnę, kiedy powracają wyższe temperatury.

Dzieje się tak m.in. dzięki kompleksowi białek określanych jako PRC2. Kiedy jest zimno, białka te przełączają roślinę w tryb kwitnienia. Niewiele wiadomo jednak o tym, jak PRC2 wykrywa zmiany w środowisku. Nowe badanie, przeprowadzone we współpracy ze specjalistami z uniwersytetów w Oksfordzie i Utrechcie, zapewnia nowe dane na temat funkcji "środowiskowego wyczuwania" przy pomocy PRC2.

Naukowcy dowiedli, że główny składnik kompleksu – białko VRN2 – jest bardzo niestabilny. W wyższych temperaturach i kiedy tlenu jest w bród, białko wciąż się rozpada. Kiedy natomiast warunki stanowią większe wyzwanie, np. kiedy roślina jest zalana i jest mały dostęp tlenu, VRN2 staje się stabilne i zwiększa szanse przetrwania.

Białko akumuluje się także w chłodzie. To umożliwia PRC2 uruchomienie procesu kwitnienia, kiedy temperatury się podniosą. Badacze w poszukiwaniu podłoża tych mechanizmów odkryli zaskakujące podobieństwo między odpowiedzią rośliny na chłód i niski poziom tlenu podczas powodzi.

– Rośliny mają niezwykłą zdolność wyczuwania i zapamiętywania zmian w otoczeniu, co umożliwia im kontrolowanie cyklu życiowego – wyjaśnił główny autor badania dr Daniel Gibbs ze szkoły nauk przyrodniczych University of Birmingham. – VRN2 ustawicznie się rozpada, kiedy nie jest potrzebne, ale akumuluje się we właściwych warunkach. W ten sposób VRN2 bezpośrednio wyczuwa i odpowiada na sygnały z otoczenia, a kompleks PRC2 pozostaje nieaktywny aż do czasu, kiedy jest potrzebny.

Jak dodał Gibbs, możliwe, że ten mechanizm mógłby pomóc w stworzeniu roślin lepiej przystosowanych do różnych scenariuszy środowiskowych, co jest ważne w obliczu zmian klimatu.

– Co ciekawe, zwierzęta także mają kompleks białek PRC2, ale nie posiadają niestabilnej proteiny VRN2. Wydaje się, że ten system wyewoluował specjalnie w roślinach kwitnących – powiedział prof. Michael Holdsworth z University of Nottingham, współautor badania. – Może daje im to więcej elastyczności w adaptacji i odpowiedzi na zmiany w środowisku, co jest ważne z uwagi na to, że są osadzone w gruncie i nie mogą się ruszyć.

• Agrobiznes bez tajemnic. Zamów prenumeratę miesięcznika "Przedsiębiorca Rolny" już dziś