كشف آخرين معماي80 ساله گياه‌شناسي

[zolfa]

دانشمندان موفق شدند آخرين قطعه مهم يك معماي 80 ساله گياه‌شناسي را كشف كنند.



كشف محققان دانشگاه واشنگتن در پي پاسخ‌دهي به اين سوال حاصل شد كه «گياهان چگونه از زمان شكوفه‌دادن خود آگاه مي‌شوند؟»

مشخص كردن زمان مناسب شكوفه دادن براي بازتوليد موفق يك گياه، مهم بوده و اين امر شامل توالي مولكولي، نورخورشيد و ساعت شبانه‌روزي است.
«تاكاتو ايمايزومي» دانشمند علوم زيستي دانشگاه واشنگتن مي‌گويد: پي بردن به نحوه شكوفه‌دهي يك گياه ساده به نام Arabidopsis كه از خانواده خردل است، در اين مطالعه مي‌تواند منجر به دانش كامل‌تري از نحوه عملكرد همان ژن‌ها در گياهان پيچيده‌تر متعلق به گروه غلات مانند برنج و گندم شود.
اين دانشمند معتقد است: چنانچه ما بتوانيم زمان شكوفه دادن را تنظيم كنيم، قادر خواهيم بود با سرعت بخشيدن يا به تاخير انداختن آن، بازدهي محصولات را افزايش دهيم. دانستن اين مكانيزم ابزار لازم براي تغيير اين فرايند را در اختيار ما قرار مي‌دهد.
علاوه بر محصولات غذايي اين موفقيت مي‌تواند منجر به توليدات بالاتر گياهان متعلق به سوخت‌هاي زيستي شود.
در زمان‌هاي خاصي از سال، گياهان شكوفه‌دهنده پروتئين ترغيب‌كننده شكوفه‌دهي به نام FLOWERING LOCUS T را در برگهايشان توليد مي‌كنند. هنگامي كه اين پروتئين ساخته شد، از برگ‌ها به سوي راس ساقه (قسمتي از گياه كه در آن سلول‌ها تمايزنيافته هستند و مي‌توانند به برگ يا گياه تبديل شوند) حركت مي‌كند. در راس ساقه اين پروتئين تغييرات مولكولي را آغاز مي‌كند كه سلول‌ها را به مسير شكوفه شدن سوق مي‌دهد.
تغييرات در طول روز به بسياري از ارگانيسم‌ها مي‌گويند كه فصول در حال تغيير هستند. مدت‌هاي مديدي است انسان پي برده كه گياهان از يك مكانيزم نگه‌دارنده زمان تحت عنوان ساعت شبانه روزي براي اندازه‌گيري تغييرات در طول روز استفاده مي‌كنند. اين ساعت‌ها فرايندهاي زيستي طي دوره‌هاي 24 ساعته در مردم، حيوانات، حشرات، گياهان و ساير ارگانيسم‌ها را همزمان مي‌كنند.

ايمايزومي و همكارانش آن چه را كه پروتئين FKF1 ناميده مي‌شود، مورد بررسي قرار دادند. آن‌ها معتقد بودند اين پروتئين يك بازيگر كليدي در مكانيزمي است كه گياهان توسط آن متوجه تغييرات فصلي شده و مي‌دانند كه چه هنگام شكوفه دهند. FKF1 يك گيرنده نوري است و توسط نورخورشيد فعال مي‌شود.
اين محقق در اين رابطه گفت: پروتئين گيرنده نور FKF1 مورد مطالعه ما هر روز در اواخر بعد از ظهر بيان شده و به طور دقيق توسط ساعت شبانه‌روزي گياه تنظيم مي‌شود. هنگامي كه اين پروتئين طي روزهاي كوتاه بيان مي‌شود، به دليل عدم وجود نور در اواخر بعد از ظهر قادر به فعال شدن نيست.
هنگامي كه پروتئين در طول روزهاي بلند بيان مي‌شود، اين گيرنده نور از نور خورشيد نهايت استفاده را برده و مكانيزم‌هاي شكوفه‌دهي دخيل در FLOWERING LOCUS T را فعال مي‌كند. ساعت شبانه‌روزي اوقات گيرنده نور براي شكوفه‌دهي را تنظيم كرده و بدين ترتيب گياهان تغييرات را در طول روز حس مي‌كنند. اين سيستم مانع از شكوفه‌دهي گياه در زمان نامناسب براي بازتوليد مانند زمستان كه در آن روزها كوتاه و شب‌ها بلند هستند، مي‌شود.
محققان در اين مطالعه همچنين پيش‌بيني‌هاي مدل رياضي «اندرو ميلر» پروفسور زيست‌شناسي دانشگاه ادينبرگ و يكي از محققان حاضر در رابطه با مكانيزم عامل شكوفه‌دهي Arabidopsis استفاده كردند.
ميلر خود در اين رابطه اظهار داشت: مدل رياضي به ما در درك اصول عملكرد حسگر روزانه گياهان كمك كرد. اين قواعد در گياهان ديگر مانند برنج نيز صدق مي‌كند. پاسخ روزانه محصول يكي از مولفه‌هايي است كه مكان كسب محصول خوب را براي مزرعه‌داران محدود مي‌كند.
همچنين همين پاسخ روزانه است كه به روشنايي كنترل شده براي تخمگذاري مرغ ها و مزارع پرورش ماهي نياز دارد، بنابراين درك اين پاسخ در حيوانات هم به اندازه گياهان مهم است.
پروتئين‌هاي دخيل در حيوانات هنوز به خوبي گياهان شناخته نشده‌اند و ما همان قواعد كشف شده در اين مطالعه را براي حيوانات نيز انتظار داريم.
نتايج اين تحقيق در ژورنال Science انتشار يافت.