• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Kluczowy gen pomaga roślinom przystosować się do zmian klimatu

    22.01.2010. 15:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Grupa naukowców z Wlk. Brytanii odkryła na podstawie eksperymentów genetycznych, w jaki sposób rośliny kontrolują swój rozwój poprzez reagowanie na zmieniające się temperatury. Zespół naukowców, który otrzymał dofinansowanie od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) i Centrum im. Johna Innesa, zbadał geny rzodkiewnika, aby ustalić, które geny regulują reakcję na temperaturę oraz w jaki sposób mogą one zostać przystosowane do rosnących z powodu zmian klimatu temperatur.

    Wyniki badań opublikowane w czasopiśmie Cell pokazują, że rośliny mają wbudowany "gen termometru", który wykorzystują do kontrolowania swojego wzrostu i rozwoju. To odkrycie może doprowadzić do nowych sposobów uprawy zbóż odporniejszych na zmiany klimatyczne.

    Cykle rozwojowe wielu roślin już teraz znajdują się pod silnym wpływem zmian klimatycznych, co powoduje redystrybucję gatunków na całym świecie i niepokojące zmiany w tradycyjnych schematach wzrostu i kwitnienia.

    Rośliny są niezwykle wrażliwe na temperaturę, która kontroluje ich cykl wzrostu, kwitnienia i owocowania. Są w stanie odczuwać różnice temperatur nawet na poziomie 1°C a w ciągu kolejnych pór roku są poddawane wielu, niekiedy skrajnym zmianom temperatury między nocą a dniem oraz między zimą a wiosną. Aby zdecydować, kiedy mają rosnąć, a kiedy oszczędzać energię wyczuwają temperaturę otaczającego je powietrza i odpowiednio kontrolują swój wzrost. Sposób, w jaki tego dokonują, zawsze owiany był tajemnicą.

    Teraz zespół naukowców z Centrum im. Johna Innesa przy Radzie Badań Biologicznych i Biotechnologicznych (BBSRC) w Wlk. Brytanii uchylił rąbka tej tajemnicy odkrywając, co leży u podstaw zdolności roślin do kontrolowania wzrostu - otóż posiadają one wbudowany termometr, który pomaga im regulować ten wzrost.

    Naukowcy zbadali wszystkie geny odmiany rzodkiewnika (typ rzeżuchy), aby sprawdzić które geny są włączane przez wyższe temperatury. Następnie powiązali jeden z nich z genem luminescencji z innej rośliny, aby stworzyć roślinę, która zacznie świecić wraz ze wzrostem temperatury. Miało to na celu przeprowadzanie badań przesiewowych roślin pod kątem mutantów, które nie wyczuwają już wahań temperatury. Jedna ze zmutowanych roślin straciła swoją zdolność wyczuwania odpowiedniej temperatury i świeciła nawet wtedy, kiedy temperatura była niska.

    "Obserwowanie tych roślin było niesamowite" - mówi dr Vinod Kumar, członek zespołu badawczego. "Rosły jak gdyby znajdowały się w wysokich temperaturach nawet po zdecydowanym obniżeniu temperatury."

    Defekt w tej zmutowanej roślinie pozwala jej oddziaływać na sposób funkcjonowania wariantu białka histonowego. Histony są białkami strukturalnymi chromosomów, które łączą się z DNA, biorą udział w nadawaniu kształtu chromosomom i pomagają w kontrolować "włączanie" genów. Kiedy histon nie jest już połączony z DNA rośliny, powoduje to ekspresję wszystkich jej genów, tak jakby temperatura była wysoka nawet wtedy, kiedy nie jest. To w oczach zespołu badawczego dowodziło, że histon jest głównym regulatorem temperaturowym roślin. Wariant histonu kontroluje gen, który pomógł gatunkom roślin przystosować się do zmian klimatycznych poprzez przyspieszenie schematu kwitnienia.

    Wyniki badań pomogą naukowcom przewidywać, w jaki sposób różne rośliny przystosują się do przyszłych schematów zmian klimatycznych i zareagują na nie. "Możemy być w stanie wykorzystać te geny do zmiany sposobu wyczuwania temperatury przez zboża" - mówi dr Wigge. "Jeżeli będziemy w stanie tego dokonać, to wówczas będziemy mogli uprawiać zboża odporne na zmiany klimatu."

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Termiczna metoda określania płodności polega na dokonywaniu codziennych pomiarów temperatury ciała kobiety (pomiar ‎podstawowej temperatury ciała - PTC) i zapisywaniu otrzymywanych wyników. Powstaje w ten sposób wykres, który charakteryzuje się tym, że w pierwszych dniach po miesiączce temperatura ciała jest niska, następnie następuje gwałtowny wzrost temperatury i faza utrzymywania się temperatury (przynajmniej przez trzy dni) na podwyższonym poziomie, gdzie 6 dni wstecz i 3 dni po dniu wzrostu temperatury przyjmuje się jako dni płodne, pozostałe to dni niepłodne kobiety. Parametr termometryczny jest to wyróżniony makroskopowy parametr substancji roboczej termometru, który zmienia się wraz ze zmianą temperatury. Parametr ten zwykle dobiera się w ten sposób, aby był on proporcjonalny do wzrostu temperatury w zakresie temperatur, do jakiego termometr został przeznaczony. Proporcjonalność ta ułatwia cechowanie termometru. Zmysł temperatury, czucie temperatury, termorecepcja – zmysł, przez który organizm odbiera temperaturę. U większych zwierząt termorecepcja przeważnie odbywa się przez skórę. Szczegóły tego jak funkcjonują receptory temperatury nadal są w trakcie badań. Ssaki mają co najmniej dwa typy termoreceptorów: te, które odpowiedzialne są za czucie gorąca (tj. temperatury powyżej stałej temperatury ciała) i te, które odpowiadają za czucie zimna (tj. temperatury poniżej stałej temperatury ciała).

    Termometr – przyrząd do pomiaru temperatury metodą pośrednią, na podstawie zmiany pod wpływem temperatury właściwości termometrycznej ciała termometrycznego zastosowanego w termometrze. Zakres mierzonych temperatur i zastosowań termometru w znacznym stopniu zależy od ciała termometrycznego i właściwości termometrycznej. Termometr może służyć do pomiaru dowolnej temperatury w określonym zakresie lub wskazywania tylko wybranych wartości temperatury (wskaźniki temperatury) Termonastia – ruchy nastyczne roślin wywołane zmianą temperatury. Przykładem takich ruchów jest zamykanie się (po obniżeniu temperatury) i otwieranie (po podniesieniu temperatury) płatków krokusa czy też tulipana na skutek zmian termicznych. Mechanizm ten wywoływany jest szybszym wzrostem górnej powierzchni działek okwiatu niż dolnej w cieplejszym otoczeniu. Podczas jednego ruchu termonastycznego płatki tulipana (który reaguje na zmianę temperatury o co najmniej 1 °C) wydłużają się o ok. 7%, co może po kilkukrotnym wywołaniu tego mechanizmu spowodować podwojenie ich długości. Kwiaty szafranu reagują na zmianę już 0,2 °C.

    Termotropizm – ruch wzrostowy roślin pod wpływem zmian temperatury. Wynika ze wzrostu ogrzanych cześć organów, termotropizm dodatni, lub zahamowania wzrostu pod wpływem nagrzewania. Jest to istotny mechanizm adaptacyjny roślin. Amplituda temperatury – wielkość charakteryzująca zmiany temperatury np. powietrza. Jest to różnica między największą a najmniejszą zmierzoną wartością temperatury w danym okresie.

    Odporność roślin na niską temperaturę – zdolność roślin do przetrwania w warunkach niskich temperatura. Przez niskie temperatury w fizjologii roślin rozumie się zakres 12 °C do –70 °C, a nawet niższych. Bateria dwuuchwytowa (z dwoma kurkami) – typ baterii, w której mieszanie wody odbywa się poprzez regulację pokrętłami zaworów ciepłej i zimnej wody. W ten sposób regulowane są temperatura i strumień wypływającej wody. Ustawianie odpowiedniej temperatury może trwać nawet kilkadziesiąt sekund, powodując zwiększone zużycie wody.

    Bezpiecznik termiczny (ang. thermal fuse) – rodzaj bezpiecznika elektrycznego, rozłącza obwód wskutek wzrostu temperatury otoczenia. Jest stosowany do ochrony obwodu przed uszkodzeniem pod wpływem nadmiernej temperatury. Rezystancja bezpiecznika termicznego jest bardzo mała i może on przewodzić duże prądy zmienne, nawet do 20A.

    Termometr ciekłokrystaliczny to rodzaj termometru zawierającego ciekłe kryształy, zmieniające swoją barwę pod wpływem temperatury. Termometr ciekłokrystaliczny spotyka się w postaci plastikowego paska zmieniającego zabarwienie pod wpływem zmiany temperatury, co właśnie wskazuje na jej zmianę.

    Temperatura homologiczna - stosunek temperatury materiału do jego temperatury topnienia wyrażonych w skali bezwzględnej. Szkło metaliczne – stop metali z udziałem niemetali poddany dużemu przechłodzeniu (rzędu 10 K/s) z temperatury wyższej od temperatury topnienia do temperatury niższej od temperatury zeszklenia. Temperaturą zeszklenia, w przypadku ciał krystalicznych jakimi są metale, jest temperatura krystalizacji. Uzyskany materiał ma strukturę nieuporządkowaną – amorficzną. Szkło metaliczne wykazuje dużą oporność elektryczną rzędu 50–300 μΩ/cm.

    Izoterma – linia na mapie pogody, łącząca punkty na Ziemi mające tę samą temperaturę w danym czasie lub tę samą średnią temperaturę w danym czasie. Izotermy zwykle przedstawiają temperaturę przy założeniu, że pomiar przeprowadzony był na poziomie morza. Dla stacji pomiarowych usytuowanych na innej wysokości wprowadza się poprawkę odpowiadającą pionowemu gradientowi temperatury (1 °C na 165 m wysokości). Termometr lekarski – termometr specjalizowany do pomiaru temperatury ciała. Termometry te umożliwiają odczyt zmierzonej temperatury po zaprzestaniu pomiaru w czasie gdy temperatura termometru spada (termometr temperatur maksymalnych).

    Pustynia – teren o znacznej powierzchni, pozbawiony zwartej szaty roślinnej wskutek małej ilości opadów i przynajmniej okresowo wysokich temperatur powietrza, co sprawia, że parowanie przewyższa ilość opadów. Na gorących pustyniach temperatury sięgają do 50 °C (najwyższa zanotowana temperatura to 57,7 °C), nocą zaś dochodzą do 0 °C, charakterystyczne są dla nich też znaczne amplitudy dobowe temperatury, stały deficyt wilgotności oraz silne nasłonecznienie. Rozmagnesowanie adiabatyczne to metoda oziębiania, która jest stosowana głównie w celu osiągnięcia temperatury poniżej 1 kelwina. W metodzie tej wyzyskuje się zjawisko polegające na zmianie temperatury magnetyku wskutek zmian pola magnetycznego, w którym się on znajduje.

    Dodano: 22.01.2010. 15:12  


    Najnowsze