Популярні Пости

Вибір Редакції - 2019

Як рослини вимірюють температуру

Anonim

Рослини реагують дуже чутливо до змін температури в їх середовищі. Наприклад, при 22 градусах за Цельсієм, модельний завод Arabidopsis демонструє компактне зростання. Але якщо температура піднімається лише на кілька градусів, рослини виявляють підвищений ріст подовження у стрілці та листя, що дозволяє організму рослин легше охолонути випарювання. Як рослини відчувають температуру, досі невідомі. В двох додаткових дослідженнях, опублікованих в журналі Science, дослідники з університету Фрайбурга співпрацювали з дослідниками з Кембриджу, Англія; Буенос-Айрес, Аргентина; і Сент-Луїс, штат Міссурі, США, щоб продемонструвати, як рецептор світла фітохром B також працює як датчик температури в рослинах.

реклама


Фітохроми є білками фоторецепторів, які контролюють ряд фізіологічних процесів у вищих рослинах, включаючи проростання насіння, розвиток розсади, індукцію цвітіння та уникнення відтінків. Спектральний склад світла середовища рослини змінюється залежно від того, де рослина росте: частка червоного світла висока при прямих сонячних променях, а в тіні рослинності відфільтровують синє і червоне світло, а потім збагачується багатократно. Фітохроми можуть поглинати світло і діяти як легкі молекулярні вимикачі. У той час як частина червоного світла під впливом сонячного світла активізує фітохром, далеко виявляється червоне світло. На підставі цього, рослини здатні визначати кількість червоного світла в їх світлому середовищі. Активний фітохром B інгібує зростання подовження та сприяє збільшенню росту рослин. Він зв'язується з регуляторними послідовностями або промоторами певних генів, що беруть участь, наприклад, в регуляції росту подовження, тим самим контролюючи їх активність.

Певний час було відомо, що фітохром може змінюватися від активного до неактивного стану незалежно від умов освітлення. Цей процес відомий як темна реверсія. Фізіологи рослин Фрайбурзького університету раніше продемонстрували, що інактивація фітохрому В через темну реверсію може відбуватися в реакціях з різною швидкістю. Більш повільний темний механізм реверсування забезпечує, що кількість активного фітохрому В протягом ніч поступово знижується. Другий, у 100 разів швидший процес реверсії конкурує з легкою активацією фітохрому В і тим самим дозволяє рослині вимірювати інтенсивність світла протягом дня. Крім того, дослідники виявили, що швидкість цих двох процесів інактивації сильно залежить від температури.

Використовуючи спеціальний метод спектроскопії, який дозволяє виміряти кількість активного фітохрому В у живих саджанцях, вчені продемонстрували, наскільки сильно впливає температура на дві темні темпи реверсії. Температурна залежність реакції повільного темного зворотного зв'язку визначає, як довго фітохром B залишається активним протягом ночі, і тому може зв'язуватися з промоторами генів. При підвищених температурах фітохром B інактивується швидше і виділяється з промоторів швидше, ніж при більш низьких температурах. Температура також впливає на активність фітохрому В протягом дня. При підвищених температурах дослідники виявили знижений рівень активної форми фоторецепторів вже у світлі фази, що було викликано температурною залежністю швидкого темного механізму реверсії. Підвищення температури інактивує фітохром B, особливо у слабкому світлі, що, у свою чергу, сприяє зростанню подовження. Використовуючи ці механізми, рослини здатні адаптувати свій розвиток до змін у їх середовищі.

Дослідники, задіяні в дослідженні, - д-р Корнелія Клозе, професор д-р Андреас Хільтбруннер та професор д-р Ебергард Шефер з кафедри фізіології молекулярного рослин Інституту біології II в університеті Фрайбурга. Хітбруннер і Шефер є членами Центру BIOSS для вивчення біологічних сигналізації, який також є фахівцем у Фрайбурзькому університеті.

реклама



Джерело історії:

Матеріали, надані Фрейбургом Альбертом-Людвігсом-Університетом . Примітка. Зміст можна редагувати за стилем та довжиною.


Довідка з журналу :

  1. М. Легріс, К. Клозе, Е. С. Бургей, ККР Рохас, М. Неме, А. Хілтбруннер, П. А. Вігге, Е. Шафер, Р. Віертра, Дж. Д. Казаль. Фітохром B інтегрує сигнали світла і температури в Arabidopsis . Наука, 2016; 354 (6314): 897 DOI: 10.1126 / science.aaf5656