Španski biologi so odkrili gensko verigo, ki povezuje gene za rast rastlin in "bio clock" in njeno delo v DNK sorodnika zelja spremenili tako, da je začelo rasti čez dan in noč, piše v članku, objavljenem v reviji Current Biology.
»Ugotovili smo, da so proteini PRR odgovorni ne le za notranjo uro rastlin, temveč tudi za zatiranje genov, povezanih z njihovo rastjo. Zdaj vemo, kako bioritmi vplivajo na rast rastlin, kar je iz agronomskega vidika izredno pomembno, pravi Guiomar Martín iz Centra za kmetijsko genomiko v Barceloni v Španiji.
Geni, ki določajo cirkadiane ritme človeškega telesa, so bili identificirani že v 90. letih prejšnjega stoletja. Podobni geni najdemo v genomih vseh rastlin in živali. Ti odseki DNK nadzorujejo številne procese - čas spanja in budnosti, odpiranje cvetov, iskanje hrane in druge periodične pojave v življenju živih bitij.
Znanstveniki že dolgo poskušajo najti področja DNK, ki bi povezala bioritme in rastne gene v genomih predstavnikov rastlinskih vrst, saj bo njihovo odkritje ustvarilo vedno večje sorte kmetijskih kultur in rešilo težavo lakote. Martin in njegovi sodelavci so naredili prvi korak k reševanju tega problema z ustvarjanjem prve "sorte" Arabidopsis thaliana, divjega sorodnika zelja, s podobnimi spremembami DNK.
Arabidopsis, tako kot mnoge druge rastline, raste v dolžino predvsem v predhodnih urah, ko je raven vlage v tleh in v zraku optimalna za rast in se skoraj ne spreminja podnevi in v prvi polovici noči. Njegovo rast "orkestrira" gen PIF in beljakovine, katerih molekule razpadajo pod vplivom svetlobe in se ponoči kopičijo v rastlinskih celicah. Znanstveniki se že več let sprašujejo, zakaj PIF povzroča rast stebla Arabidopsis šele v predčasnih urah, čeprav dejstvo, da koncentracija postane takoj po sončnem zahodu visoka.
Pred dvema letoma, ugotavlja Martin, so njegovi kolegi v centru odkrili nenavadno povezavo med koncentracijo PIF in drugim beljakovinam, molekulo PRR1, eno od mnogih komponent rastlinskega biočasa. Ko je bil delež PRR1 v rastlinskih celicah čim večji, je bil „rastni signal“v njih skoraj popolnoma odsoten, in obratno - ko so bile v celicah prisotne molekule PIF, se je aktivnost „biočasa“maksimalno zmanjšala.
Martin in njegova ekipa sta s pomočjo ugotovitev sodelavcev poskušala ugotoviti, katere genske verige nadzorujejo tako PIF kot PRR1, in jih poskušali najti z opazovanjem sprememb v ravni aktivnosti različnih genov v različnih obdobjih dneva.
Kot se je izkazalo, je za rast stebla Arabidopsis odgovoren le en gen, CDF5, katerega delo spodbuja PIF in zavira PRR1 ter številne druge beljakovine in gene, povezane z delovanjem rastlinskih bioritmov. Ko so znanstveniki spremenili strukturo CDF5, je Arabidopsis začel rasti skozi ves dan, zaradi česar je bila dolžina stebel takšne gensko spremenjene rastline približno 1,5-2 krat daljša od dolge divjih sorodnikov.
Promocijski video:
Genetiki predlagajo, da biotak na podoben način nadzira delo drugih genov, ki so odgovorni za rast stebel, korenin, plodov in cvetov. Spreminjanje le-teh bo povečalo pridelek pridelka in floro postalo privlačnejši vir biomase za proizvodnjo goriva in kemičnih izdelkov.