Španělští biologové objevili genový řetězec spojující růstové geny rostlin a „bioclock“a změnili svou práci v DNA relativního zelí tak, že začala růst po celý den a noc, podle článku publikovaného v časopise Current Biology.
"Zjistili jsme, že PRR proteiny jsou odpovědné nejen za vnitřní hodiny rostlin, ale také za potlačení genů spojených s jejich růstem." Nyní víme, jak biorytmy ovlivňují růst rostlin, což je z agronomického hlediska nesmírně důležité, “říká Guiomar Martín z Centra pro zemědělskou genomiku v španělské Barceloně.
Geny, které určují cirkadiánní rytmy lidského těla, byly identifikovány již v 90. letech minulého století. Podobné geny se nacházejí v genomech všech rostlin a zvířat. Tyto části DNA řídí mnoho procesů - čas spánku a bdění, otevírání květin, hledání potravy a dalších periodických jevů v životě živých bytostí.
Vědci se již dlouho snaží najít oblasti DNA, které spojují biorytmy a růstové geny v genomech představitelů flóry, protože jejich objev vytvoří „stále rostoucí“odrůdy zemědělských plodin a vyřeší problém hladu. Martin a jeho kolegové učinili první krok k vyřešení tohoto problému vytvořením první „rozmanitosti“Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), divokého příbuzného zelí, s podobnými úpravami DNA.
Arabidopsis, stejně jako mnoho jiných rostlin, roste na délku hlavně v předčasných hodinách, kdy je vlhkost v půdě a ve vzduchu optimální pro růst a během dne a v první polovině noci se téměř nemění. Jeho růst je „organizován“genem a proteinem PIF, jehož molekuly se pod vlivem světla rozkládají a během noci se hromadí v rostlinných buňkách. Vědci již několik let přemýšlejí, proč PIF způsobuje, že stonek Arabidopsis roste pouze v předčasných hodinách, a to i přesto, že jeho koncentrace se zvyšuje okamžitě po západu slunce.
Před dvěma lety Martin poznamenal, že jeho kolegové ve středu odhalili neobvyklé spojení mezi koncentrací PIF a dalším proteinem, molekulou PRR1, jednou z mnoha složek rostlinného bioclocku. Když byl podíl PRR1 v rostlinných buňkách co nejvyšší, „růstový signál“v nich téměř úplně chyběl a naopak - když byly v buňkách přítomny molekuly PIF, aktivita „bioclocku“byla maximálně snížena.
Martin a jeho tým se pomocí zjištění kolegů pokusili zjistit, které genové řetězce jsou řízeny jak PIF, tak PRR1, a pokusil se je najít pozorováním změn úrovně aktivity různých genů v různých denních dobách.
Jak se ukázalo, pouze jeden gen, CDF5, je zodpovědný za růst kmene Arabidopsis, jehož práce stimuluje PIF a potlačuje PRR1 a řadu dalších proteinů a genů spojených s fungováním rostlinných biorytmů. Když vědci změnili strukturu CDF5, Arabidopsis začal růst po celý den, díky čemuž délka stonku takové rostliny GMO byla přibližně 1,5 až 2krát delší než u divokých příbuzných.
Propagační video:
Genetikové naznačují, že bioclock řídí činnost jiných genů podobným způsobem, které jsou zodpovědné za růst stonků, kořenů, ovoce a květin. Jejich úpravou se zvýší úroda plodin a učiní flóra atraktivnějším zdrojem biomasy pro výrobu paliv a chemikálií.