Растенията започват деня си по-бързо, отколкото си мислим

Да опишем нещо като бавно и скучно, казваме, е „като да наблюдаваме как расте трева“, но учени, които изучават активността на растенията рано сутринта, са открили, че те бързо започват деня си – в рамките на минути след зората.

Точно както изгревът стимулира разсъмване Хорът от птици, както и изгревът стимулира зората на зората на активността през растенията.

Ранната сутрин е важно време за растенията. Пристигането на светлина в началото на деня играе жизненоважна роля в координирането на растежните процеси в растенията и е основният индикатор, който поддържа вътрешния часовник на растенията в ритъм с цикъла на нощта и деня.

Този вътрешен биологичен часовник помага на растенията да се подготвят за деня, като например кога да използват най-добре слънчевата светлина, кога е най-доброто време за отваряне на цветята за опрашители и освобождаване на цветен прашец и кога да се подготвят да реагират на условията на суша.

Пиковата активност на гена настъпва в рамките на един час от зората; Много от тези гени кодират транскрипционни факториПротеини, които регулират експресията на група от последващи гени с роли, свързани със светлината, стреса и хормоните на растежа, но детайлите за това как се контролира този пик са слабо разбрани.

Изследователи от лабораторията Sainsbury от университета в Кеймбридж (SLCU) и университета в Йорк се заеха да разследват този прилив на дейности, за да разберат по-добре какво се случва на генетично ниво, като вземат проби от креса, Arabidopsis thaliana, на всеки две минути от зората за измерване. генна активност.

„Направихме да опишем по-подробно динамиката на“ взрива на зората „, фокусирайки се върху експресията на гени на транскрипционен фактор. Открихме три различни вълни на генна експресия в рамките на два часа след зазоряване. Първата от тези вълни настъпва само 16 минути след зазоряване и трае само 8 минути. “ каза д-р Мартин Балцерович, изследовател в SLCU и първи автор на изследването, публикувано в قال молекулярно растение.

„Известно е, че много от тези гени са чувствителни към светлина и температура, но ние искахме да разберем по-конкретно как се координира транскрипцията на тези гени. Намесата в фоторецепторната сигнализация, циркадния часовник и получените от хлоропласт светлинни сигнали създават проблеми с някои от гените . ”, Но голяма част от гените все още не бяха засегнати. Това ни показа, че някои пътища нагоре по веригата са излишни и че работят допълнителни организации. „

Екипът комбинира данните си с вече публикувани данни за свързване с ДНК на транскрипционен фактор и идентифицира генна регулаторна мрежа на зазоряване с ключови регулатори на светлинната сигнализация – HY5 и BBX31 – в основата си. Известно е, че тези транскрипционни фактори контролират съвместно дегравирането, превключването на развитието, което разсадът претърпява, когато излезе от почвата, изпита светлина за първи път, започне да озеленява и разгъне листата си. Тези гени също играят централна роля по време на прехода от тъмно към светло призори.

„Всъщност множество гени BBX са част от Dawn заедно с BBX31, HY5 и неговите хомоложни HYH“, казва д-р Балчирович. „Тези гени включват както положителни, така и отрицателни регулатори на светлинната реакция. Открихме, че те действат надолу по веригата от фитохромните и криптохромните рецептори, за да контролират индуцирана от светлина подгрупа на изригващите гени на зората, като HY5 и BBX31 имат до голяма степен антагонистични роли. Това наблюдение засилва идеята, че HY5 и BBX гени Работете съвместно, за да коригирате светлинните реакции в контекста на цикъла ден-нощ. „

Д-р Дафни Езер, преподавател по компютърна биология в университета Йорк и старши автор на изследването, изследва взаимодействията между гените и околната среда чрез анализа на генните мрежи. „Чрез изучаване на генни мрежи можем да обясним как растенията интегрират ранните сутрешни светлинни и температурни сигнали за въвеждане на циркадния часовник. Взети заедно, нашите резултати показват, че фитохромната сигнализация и кодиране са от съществено значение за модулиране на реакцията на транскрипцията на зората към светлината, но отделни пътища могат активирайте стабилно голяма част от програмата, ако липсва. „

„Определянето на пика, който виждаме в генната експресия, който е резултат от появата на светлина, е полезно, за да ни помогне да разберем как реагират растенията Светлина По-специално, за посевите, отглеждани при изкуствено осветление, как този дългосрочен взрив на зазоряване влияе върху растежа. “