მცენარეები ძალიან წაგრძელებული, მოხრილი, რათა უზრუნველყოს მზის წვდომა თითოეულ მათ ფოთოლზე. ამ ფენომენზე საუკუნეების განმავლობაში დაკვირვების მიუხედავად, მეცნიერებს ბოლომდე არ ესმით იგი. ახლა Salk Institute-ის მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ორი მცენარეული ფაქტორი - ცილა PIF7 და ზრდის ჰორმონი აუქსინი - არის ტრიგერები, რომლებიც აჩქარებენ ზრდას, როდესაც მცენარეები ჩრდილში არიან და ერთდროულად ექვემდებარებიან მაღალ ტემპერატურას. ინსტიტუტის ოფიციალური საიტი.
დასკვნები, რომელიც გამოქვეყნდა ჟურნალში Nature Communications 29 წლის 2022 აგვისტოს, დაეხმარება მეცნიერებს წინასწარ განსაზღვრონ, თუ როგორ რეაგირებენ მცენარეები კლიმატის ცვლილებაზე და გაზრდის მოსავალს, მიუხედავად იმისა, რომ გლობალური დათბობა აზიანებს ნათესებს.
„ამჟამად, ჩვენ ვზრდით ნათესებს გარკვეული სიმკვრივით, მაგრამ ჩვენი შედეგები მიუთითებს, რომ დაგვჭირდება ამ სიმკვრივის შემცირება კლიმატის ცვლილების გამო, მცენარეთა ზრდის ოპტიმიზაციისთვის“, - ამბობს უფროსი ავტორი პროფესორი ჯოან ქორი, Salk Institute-ის მცენარეთა მოლეკულის დირექტორი. და უჯრედული ბიოლოგიის ლაბორატორია და ჰოვარდი, ჰიუზის სამედიცინო ინსტიტუტის მკვლევარი. „მოლეკულური საფუძვლის გაგება, თუ როგორ რეაგირებენ მცენარეები სინათლესა და ტემპერატურაზე, საშუალებას მოგვცემს დავაზუსტოთ დარგვის სიმკვრივე საუკეთესო მოსავლიანობის მისაღებად“.
აღმოცენების დროს ნერგები სწრაფად აგრძელებენ ღეროებს, რათა გაარღვიონ ნიადაგი და რაც შეიძლება სწრაფად დაიპყრონ მზის შუქი. ჩვეულებრივ, ღერო ანელებს თავის ზრდას მზის სხივების ზემოქმედების შემდეგ. მაგრამ ღერო შეიძლება სწრაფად გაგრძელდეს, თუ მცენარე კონკურენციას გაუწევს მიმდებარე მცენარეებს მზის შუქისთვის ან გაზრდის მანძილს ცხელ მიწასა და მცენარის ფოთლებს შორის ტემპერატურის მატების საპასუხოდ. მიუხედავად იმისა, რომ გარემო პირობები - დაჩრდილვა და მაღალი ტემპერატურა - ასტიმულირებს ღეროს ზრდას, ისინი ასევე ამცირებენ მოსავლიანობას.
ამ კვლევაში მეცნიერებმა შეადარეს მცენარეები, რომლებიც იზრდება ჩრდილში და ერთდროულად თბილ ტემპერატურაზე - პირობები, რომლებიც მიბაძავს დარგვის მაღალ სიმჭიდროვეს და კლიმატის ცვლილებას. მეცნიერებმა გამოიყენეს სანიმუშო მცენარე Arabidopsis thaliana, ასევე პომიდორი და თამბაქოს ახლო ნათესავი, რადგან მათ აინტერესებდათ ენახათ თუ არა სამივე მცენარის სახეობა თანაბრად იმოქმედა ამ გარემო პირობებით.
სამივე სახეობაში მკვლევართა ჯგუფმა აღმოაჩინა, რომ მცენარეები უკიდურესად იზრდებოდა, როდესაც ისინი ერთდროულად ცდილობდნენ თავიდან აიცილონ მეზობელი მცენარეების მიერ შექმნილი ჩრდილი და ექვემდებარებოდნენ მაღალ ტემპერატურას. მოლეკულურ დონეზე, მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ PIF7 ტრანსკრიფციის ფაქტორი, ცილა, რომელიც გენების ჩართვასა და გამორთვას უწყობს ხელს, ზრდის სტიმულირებას. მათ ასევე დაადგინეს, რომ ზრდის ჰორმონის აუქსინის დონე გაიზარდა, როდესაც ნათესებმა იპოვეს მეზობელი მცენარეები, რაც ხელს უწყობდა ზრდას ერთდროულად მაღალი ტემპერატურის საპასუხოდ. ეს სინერგიული PIF7-auxin გზა საშუალებას აძლევდა მცენარეებს რეაგირებდნენ გარემოზე და მოერგებოდნენ საუკეთესო მზარდი პირობების ძიებას.
დაკავშირებული ტრანსკრიფციის ფაქტორი, PIF4, ასევე ასტიმულირებდა ღეროს გახანგრძლივებას მაღალ ტემპერატურაზე. თუმცა, ჩრდილისა და ამაღლებული ტემპერატურის კომბინაციით, ამ ფაქტორს აღარ აქვს მნიშვნელოვანი როლი.
„გაგვიკვირდა, როცა აღმოვაჩინეთ, რომ PIF4 არ თამაშობს მნიშვნელოვან როლს, რადგან წინა კვლევებმა აჩვენა ამ ფაქტორის მნიშვნელობა დაკავშირებულ ზრდის სიტუაციებში“, - ამბობს კვლევის პირველი ავტორი იოგევ ბურკო, სოლკის ინსტიტუტის მკვლევარი და ასოცირებული პროფესორი. ისრაელის ვულკანების ინსტიტუტის სოფლის მეურნეობის კვლევის ორგანიზაცია. „ის ფაქტი, რომ PIF7 არის ამ მცენარის ზრდის დომინანტი მამოძრავებელი, ნამდვილი სიურპრიზი იყო. ამ ახალი ცოდნით, ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ გავაუმჯობესებთ სხვადასხვა კულტურების ზრდას, რათა დავეხმაროთ მათ კლიმატის ცვლილებასთან ადაპტაციაში.”
მკვლევარები თვლიან, რომ ჯერ კიდევ არის აღმოჩენილი სხვა ფაქტორი, რომელიც აძლიერებს PIF7-ისა და აუქსინის ეფექტს. ისინი იმედოვნებენ, რომ შეისწავლიან ამ უცნობ ფაქტორს მომავალ კვლევებში. ბერკოს ლაბორატორია ასევე შეისწავლის, თუ როგორ შეიძლება ამ გზის ოპტიმიზაცია კულტურებში.
„გლობალური ტემპერატურა იზრდება, ამიტომ ჩვენ გვჭირდება საკვები კულტურები, რომლებსაც შეუძლიათ გაიზარდონ ამ ახალ პირობებში“, - ამბობს ჩორი, Salk Plant Use Initiative-ის თანა-ხელმძღვანელი და მცენარეთა ბიოლოგიის კათედრა ჰოვარდ ჰ. და მერიამ რ. ნიუმენი. „ჩვენ გამოვავლინეთ ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც არეგულირებენ მცენარის ზრდას მაღალ ტემპერატურაზე, რაც დაგვეხმარება უფრო პროდუქტიული კულტურების მოყვანაში მომავალი თაობების გამოსაკვებად“.