Tumbuhan: Selepas 30 minit kekurangan cahaya dihidupkan

Reaksi adaptasi melibatkan beratus-ratus gen dan lebih cepat daripada yang diharapkan

Tumbuhan dengan peraturan yang rosak (di bawah) kekal dalam pertumbuhan. © Universiti Jena
membaca dengan kuat

Selepas hanya 30 minit kekurangan cahaya, tumbuhan bertindak balas secara radikal: Mereka mematikan atau beratus-ratus gen, mengubah bukan sahaja aktiviti fotosintesis mereka tetapi juga metabolisme keseluruhannya. Ini respons penyesuaian yang sangat cepat terhadap tumbuh-tumbuhan kepada perubahan cahaya kini telah diturunkan oleh penyelidik Jerman.

Dengan cahaya, tumbuhan melakukan keajaiban. Mereka menggunakan karbon dioksida yang merosakkan iklim untuk menghasilkan oksigen dan glukosa penting, sehingga menjamin kehidupan di bumi. Dan walaupun keadaan pencahayaan untuk tumbuh-tumbuhan biasanya apa-apa tetapi optimum. Hutan, padang, padang rumput - di mana-mana mereka tumbuh rapat bersama dan dengan itu saling berpusing dari cahaya. Bahagian lain ditapis oleh daun atas tumbuhan itu sendiri.

"Apa yang tersisa untuk kebanyakan daun, tumbuhan sebenarnya tidak dapat digunakan untuk fotosintesis, " kata Thomas Pfannschmidt dari Friedrich Schiller University Jena. "Walau bagaimanapun, ia mampu fotosintesis walaupun di bawah keadaan yang paling melampau dengan menyesuaikan diri dengan keadaan persekitaran masing-masing." Apakah tindak balas berlaku di kilang dan bagaimana ia menyusun radas fotosintesis untuk mengeksploitasi cahaya dengan lebih baik, setakat ini hanya dalam Ciri-ciri utama yang diketahui.

Keadaan cahaya diselaraskan di makmal

Ahli fisiologi loji di Universiti Jena kini telah meneliti beberapa mekanisme dengan lebih terperinci. Mereka menumpukan terutamanya kepada peraturan gen. "Kami mahu mengetahui betapa cepatnya dan mengubah keadaan cahaya mempengaruhi ekspresi gen, " kata Pfannschmidt. "Untuk melakukan ini, kami mensimulasikan kejadian kecerunan cahaya semulajadi pada sistem fotos tumbuhan I dan II di makmal dan memeriksa perubahan dalam tumbuhan." Kedua-dua jawapan pendek dan jangka panjang terhadap kualiti cahaya berubah memainkan peranan di sini. Ternyata bahawa pengawalan gen jauh lebih rumit dan lebih cepat daripada yang difikirkan sebelumnya.

Perubahan gen selepas 30 minit

Oleh itu, saintis telah melihat perubahan dalam ungkapan beberapa ratus gen dalam masa 30 minit. "Yang menghairankan adalah bahawa selain gen fotosintesis juga banyak gen metabolisme terjejas, " jelas ahli fisiologi tumbuhan. Ini juga tercermin dalam perubahan dalam metabolisme. Salah satu parameter metabolik yang diubah adalah kanji, sementara pengeluaran sukrosa gula gula tetap berterusan. "Peralihan sumber ini menunjukkan bahawa taktik tumbuhan cuba mengekalkan kepekatan gula pengangkutan yang agak tetap walaupun berubah keadaan, " kata Pfannschmidt. paparan

Fotosintesis sebagai sensor alam sekitar

Pasukannya di Universiti Jena dapat menunjukkan pada kali pertama bukan sahaja peralatan fotosintesis tumbuhan dibangunkan semula, tetapi juga keadaan metaboliknya disesuaikan dengan sewajarnya. "Oleh itu, fotosintesis bukan sekadar proses pasif, pasif tenaga. tetapi pada masa yang sama bertindak sebagai sensor alam sekitar, "tambah Pfannschmidt. "Jika perlu, ia mengawal ekspresi gennya sendiri dan menyesuaikan proses metabolik yang digabungkan

kepada status berfungsi masing-masing. "

Kajian lanjut juga dirancangkan pada tanaman lain

Di masa depan, pakar fisiologi tumbuhan dari Universiti Jena ingin menyiasat proses individu dengan lebih terperinci. Di samping itu, mereka mahu meneruskan eksperimen mengenai spesies pertanian yang berkaitan seperti jagung dan minyak goreng rogol dan bukannya pada model tumbuhan Arabidopsis thaliana. "Sekiranya kita memahami sepenuhnya proses penyesuaian ini, kita boleh mensasarkan tumbuhan yang dapat menangani dengan lebih baik keadaan pencahayaan khusus di ladang, " penyelidik menekankan manfaat praktikal penyelidikannya. Dalam hal ini, hasil tanaman sebagai pembawa makanan dan tenaga mungkin dapat ditingkatkan jauh di masa depan.

(Universiti Jena, 02.11.2009 - NPO)