Ispanijos biologai atrado genų grandinę, susiejančią augalų augimo genus ir „bioclocką“, ir pakeitė savo darbą kopūstų giminaičio DNR taip, kad jis pradėjo augti visą dieną ir naktį, rašoma žurnale „Current Biology“paskelbtame straipsnyje.
„Mes nustatėme, kad PRR baltymai yra atsakingi ne tik už vidinį augalų laikrodį, bet ir už genų, susijusių su jų augimu, slopinimą. Dabar mes žinome, kaip bioritmai veikia augalų augimą, o tai yra nepaprastai svarbu agronominiu požiūriu “, - sako Guiomar Martín iš Žemės ūkio genomikos centro Barselonoje, Ispanijoje.
- „Salik.biz“
Genai, lemiantys kasdienį žmogaus kūno ritmą, buvo nustatyti praėjusio amžiaus 90-aisiais. Panašūs genai randami visų augalų ir gyvūnų genomuose. Šie DNR regionai kontroliuoja daugelį procesų - miego ir prabudimo laiką, gėlių atsivėrimą, maisto paieškas ir kitus gyvų būtybių periodinius reiškinius.
Mokslininkai ilgą laiką bandė rasti DNR regionus, susiejančius bioritmus ir augimo genus floros atstovų genomuose, nes jų atradimas sukurs „amžinai augančias“žemės ūkio augalų veisles ir išspręs bado problemą. Martinas ir jo kolegos žengė pirmąjį žingsnį šios problemos sprendimo link, sukūrę pirmąją Arabidopsis thaliana, laukinio kopūstų giminaičio, „veislę“su panašiomis DNR modifikacijomis.
Arabidopsis, kaip ir daugelis kitų augalų, ilgą laiką išauga daugiausia prieš laiką, kai drėgmės lygis dirvožemyje ir ore yra optimalus augimui ir beveik nesikeičia dienos metu ir pirmoje nakties pusėje. Jos augimą „suorganizuoja“PIF genas ir baltymai, kurių molekulės šviesos įtakoje suyra ir nakties metu kaupiasi augalų ląstelėse. Mokslininkai kelerius metus domėjosi, kodėl PIF priverčia Arabidopsis stiebą augti tik per ankstyvas valandas, nepaisant to, kad jo koncentracija padidėja iškart po saulėlydžio.
Prieš dvejus metus, pažymi Martinas, jo kolegos centre atrado neįprastą ryšį tarp PIF ir kito baltymo - PRR1 molekulės, vienos iš daugelio augalų biociklo komponentų, koncentracijos. Kai augalų ląstelėse PRR1 dalis buvo maksimaliai didelė, jose beveik visiškai nebuvo „augimo signalo“ir atvirkščiai - kai ląstelėse buvo PIF molekulių, „bioclock“aktyvumas buvo maksimaliai sumažėjęs.
Pasinaudodamas kolegų išvadomis, Martinas ir jo komanda bandė išsiaiškinti, kurias genų grandines kontroliuoja tiek PIF, tiek PRR1, ir bandė jas surasti stebėdami skirtingų genų aktyvumo lygio pokyčius skirtingu dienos metu.
Kaip paaiškėjo, tik vienas genas, CDF5, yra atsakingas už Arabidopsis stiebo augimą, kurio darbas stimuliuoja PIF ir slopina PRR1 bei daugybę kitų baltymų ir genų, susijusių su augalų bioritmų funkcionavimu. Kai mokslininkai pakeitė CDF5 struktūrą, Arabidopsis pradėjo augti visą dieną, todėl tokio GMO augalo stiebo ilgis buvo maždaug 1,5–2 kartus ilgesnis nei jo laukinių giminaičių.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Genetikai siūlo, kad bioclock panašiai kontroliuoja kitų genų, atsakingų už stiebų, šaknų, vaisių ir gėlių, darbą. Jų modifikavimas padidins derlių ir padidins florą patrauklesniu biomasės šaltiniu kurui ir chemijai gaminti.