Jeśli kiedykolwiek wyhodowałeś marchewki w swoim ogrodzie i zdziwiłeś się, że ani razu nie zobaczysz ich w kwiatach, nie obwiniaj swojego braku zielonego kciuka.
Marchewki, buraki i wiele innych roślin nie kwitną, dopóki nie przejdą zimy. Wydłużone zimno daje im sygnał do szybkiego kwitnienia, gdy nadejdzie wiosna, dając roślinom przewagę w wyścigu, by produkować nasiona.
Ale zimno nie zawsze jest wymagane. W latach trzydziestych XX wieku dwóch angielskich naukowców odkryło, że niektóre rośliny z rodziny trawiastej, takie jak żyto lub pszenica, mogą wykorzystać krótkie dni zamiast zimna, aby powiedzieć im, kiedy nadejdzie zima.
“Ale nic nie wiadomo o tym, jak to działa” – mówi Rick Amasino , profesor biochemii i genetyki na Uniwersytecie Wisconsin-Madison.
Teraz, ponad 80 lat później, Daniel Woods i inni z grupy Amasino w końcu odkryli, jak trawy liczą krótkie dni zimy, aby przygotować się do kwitnienia. W większości roślin białko o nazwie florigen indukuje kwitnienie podczas wydłużających się dni wiosny i lata. Trawy mają wiele kopii genu florigen, dzięki starożytnej duplikacji w ich genomach. Jedna z tych kopii została ponownie wykorzystana podczas krótkich dni zimowych, dając trochę trawy nowym sposobom przygotowania się do wiosny.
Praca została opublikowana w czasopiśmie eLife . Nowe badania dają cenny wgląd w to, jak rośliny przystosowane do zimy zyskują zdolność kwitnienia na wiosnę, co może być pomocne w ulepszaniu upraw, takich jak pszenica ozima, które polegają na tym procesie.
Vernalization, wymóg na okres zimna przed kwitnieniem może mieć miejsce, ewoluował wiele razy w różnych rodzinach roślin. Naukowcy są przekonani, że wernalizacja pozwala roślinom wypełnić nową niszę, w której gromadzą one energię w ciągu jednego roku i szybko kwitną na wiosnę, zanim zostaną przyciemnione lub pokonane przez inne rośliny. W przeszłości Amasino i jego grupa zidentyfikowali geny regulujące wernalizację u członka rodziny kapusty znanej jako Arabidopsis.
Aby uzyskać wykorzystanie długości dnia jako sygnału zimowego, grupa Amasino zwróciła się do Brachypodium, trawy używanej w laboratorium, która jest powiązana z uprawami takimi jak kukurydza, ryż i pszenica. Naukowcy odkryli, że spośród 51 odmian Brachypodium 40 mogło wyczuć krótkie dni jako znak zimy, pokazując, że w tej odmianie występuje zróżnicowanie tej cechy.
“Jeśli masz zmienność, możesz robić genetykę”, mówi Amasino, który jest członkiem Centrum Badań nad Bioenergią Wielkich Jezior , instytutu finansowanego przez Departament Energii USA z siedzibą w UW-Madison.
Naukowcy zidentyfikowali przyczynę tej zmiany do zmiany pojedynczej litery w pojedynczym genie, który jest jednym z 14 duplikatów genu florigen.
Zespół odkrył, że duplikat, nazwany FTL9, ewoluował, by działać jako swego rodzaju odwrotność macierzystego genu florigen. Gdzie florigen gromadzi się w liściach podczas długich dni, aby spowodować kwitnienie, FTL9 gromadzi się podczas krótkich dni zimy. Podczas gdy wystarczająca ilość florigen sprawia, że kwitnienie jest nieuniknione, FTL9 umożliwia kwitnienie jedynie poprzez zwolnienie hamulców na florigen po nadejściu wiosny.
Amasino wychodzi z założenia, że to, czy rośliny ewoluowały, aby śledzić zimę przez zimne czy krótkie dni, zależy od miejsca, w którym się zakorzenią. W cieplejszym klimacie słońce może być lepszym sygnałem zimy niż temperatura. Ale w chłodniejszych regionach najlepiej będzie poczekać, aż minie ostatnie niebezpieczeństwo mrozu, zanim zainwestuje się w kruche kwiaty. Na poparcie tego pomysłu, Brachypodium przystosowane do śledzenia krótkich dni było w większości zbierane z balsamicznego Morza Śródziemnego.
Lepsze zrozumienie, w jaki sposób rośliny wyewoluowały systemy oznaczające koniec zimy, może pomóc naukowcom w utrzymaniu produktywności upraw, zwłaszcza w klimacie ocieplenia. Ponieważ rosnące obszary się nagrzewają, uprawy podążające za słońcem zawsze będą niezawodnie śledzić porę roku, nawet jeśli zimowy chłód osłabnie.
Źródło: University of Wisconsin-Madison
Komentarz : Zobacz poniższy film, wyjaśni wszystko: