• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy odkrywają, jak małe rośliny rywalizują z większymi o światło

    12.01.2011. 15:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Czy zastanawialiście się kiedyś, w jaki sposób małe rośliny uzyskują dostęp do światła, kiedy są otoczone większymi? Naukowcy z Holandii i Niemiec twierdzą, że rośliny radzą sobie z tym problemem adaptując się za pomocą szybkiego wydłużania pędów i wyciągania liści w kierunku światła słonecznego. Badania, których wyniki zostały zaprezentowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), pokazują ów proces adaptacji, a w konsekwencji proces wzrostu tego typu roślin.

    Naukowcy z Uniwersytetu w Utrechcie w Holandii i z Ruhr-Universitaet-Bochum (RUB) w Niemczech twierdzą, że do tej pory brakowało informacji na temat podstaw molekularnych "syndromu unikania cienia". Przeprowadzone prace umożliwiły im poznanie ścieżki regulacyjnej, gdzie określone białko transportowe (PIN3) umożliwia gromadzenie się hormonu roślinnego - auksyny. Auksyna jest decydującym elementem procesu adaptacji w zewnętrznych warstwach komórkowych rośliny, stymulując proces wzrostu.

    Z uwagi na fakt, że mniejsze rośliny są narażone na większe ryzyko zacienienia przez większych sąsiadów, dysponują one rozmaitymi mechanizmami, które pomagają im przystosować się i umożliwiają skuteczne rywalizowanie z sąsiadami. Zapewniają one mniejszym roślinom bardziej elastyczną reakcję, jak twierdzi zespół, dodając że do realizacji tego procesu niezbędna jest stała percepcja intensywności i jakości światła.

    Profesor Stephan Pollmann z RUB podkreśla, że chlorofil - fotosyntetyczny pigment w liściach - absorbuje niemal wszystkie cienie niebieskiego i dalekiej czerwieni, pozwalając jedynie ciemnoczerwonemu światłu przenikać przez liście. Zdaniem zespołu, kiedy roślina jest zacieniona przez listowie, zachodzi znacząca zmiana w proporcji między czerwienią a czerwienią daleką.

    Gdy receptory światła rośliny zarejestrują taką zmianę, uruchamiają kilka mechanizmów przystosowania się w ramach procesu rozwoju i wzrostu. To zjawisko nazywane jest "syndromem unikania cienia". W efekcie zwiększa się wzrost pędów i ruch wznoszący liści (tj. reakcja hiponastii) rośliny.

    Naukowcy twierdzą, że rośliny naczyniowe wytwarzają cały szereg rozmaitych małych molekuł sygnalizujących, zwanych fitohormonami, które regulują procesy wzrostu i różnicowania się. Profesor Pollmann podkreśla, iż wiadomo było, że oddziaływanie auksyny opiera się na interakcji jej powstawania i transportowania oraz transdukcji sygnału. Proces pozostaje pod wpływem proporcji między czerwienią a czerwienią daleką. Zasadnicze pytanie brzmiało, jak to działa?

    Dr Ronald Pierik z Uniwersytetu w Utrechcie wraz z kolegami odkrył, że wzrost pędów w czasie wyższej proporcji czerwieni w stosunku do czerwieni dalekiej zależy od nienaruszonego mechanizmu percepcji auksyny oraz jej nagromadzenia w pędzie. Białko transportowe auksyny PIN-FORMED 3 (PIN3) jest w dużej mierze odpowiedzialne za jej gromadzenie się - twierdzą naukowcy. Wysoka proporcja czerwieni w stosunku do czerwieni dalekiej sprzyja wytwarzaniu białka PIN3.

    Naukowcy zauważają, że gromadzi się ono przede wszystkim w bocznych ścianach komórek endodermy. Rozmieszczenie białka PIN3 wywołuje przepływ auksyny w kierunku warstw komórek epidermy, doprowadzając skutecznie do wydłużania pędów.

    Profesor Pollmann wraz z zespołem wykorzystał zaawansowaną spektrometrię mas do ilościowego określenia i porównania zawartości auksyny w dzikich oraz genetycznie stworzonych mutantach białka PIN3, które nie są w stanie wytworzyć białka transportowego. Naukowcy odkryli, że syndrom unikania cienia nie występował u roślin zmienionych genetycznie, pozbawionych białka PIN3. "Można zatem wywieść istotną rolę gromadzenia się auksyny, kontrolowanego przez białko PIN3, w reakcji unikania cienia" - mówi profesor Pollmann.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Białka Aux/IAA (ang. Auxin/Indole-3-Acetic Acid) – rodzaj białek związanych z odpowiedzią na działanie auksyny. Poprzez negatywną regulację aktywności czynników transkrypcyjnych ARF (ang. Auxin Response Factor) regulują poziom ekspresji genów zależnych od działania auksyny.

    Wzrost kwasowy – koncepcja wyjaśniająca mechanizm stymulacji wzrostu objętościowego komórek roślinnych przez auksyny w wyniku zakwaszenia środowiska ściany komórkowej.

    Auksyny – grupa substancji chemicznych zaliczanych do hormonów roślinnych. Stymulują wzrost roślin oraz wpływają na kształtowanie się owoców partenokarpicznych) i odgrywają istotną rolę w procesach adaptacji takich jak fototropizm i geotropizm. Auksyny wykazują cechy zarówno hormonów w znaczeniu zbliżonym do pojęcia używanego na określenie substancji regulacyjnych ssaków oraz cechy morfogenów, czyli substancji regulujących proces morfogenezy roślin. Pierwszą odkrytą auksyną jest kwas indolilooctowy (IAA). Jest on syntezowany w merystemie wierzchołkowym pędu, młodych liściach, zarodku oraz w małych ilościach w korzeniu. Transport IAA przez parenchymę ma unikatowy charakter. Jest on wolny (5-20 mm/h) i kierunkowy (polarny), jednak nie jest zależny od grawitacji. Ponadto IAA przemieszcza się szybko i bezkierunkowo poprzez floem (5-20 cm/h).

    Wzrost i rozwój roślin – proces wzrostu i rozwoju zachodzące jednocześnie lub oddzielnie w organizmie rośliny. Przez wzrost w fizjologii rozwoju rozumie się proces nieodwracalnego powiększania ciała rośliny. Wzrost zachodzi w określonych strefach rośliny w wyniku podziałów komórek i zwiększania ich objętości. Rozwój rozumiany szeroko obejmuje zarówno wzrost, jak i różnicowanie, tworzenie wzorca i morfogenezę. W sensie wąskim rozwój obejmuje różnicowanie, a morfogeneza jest efektem wzrostu i różnicowania.

    Wzrost i rozwój roślin – proces wzrostu i rozwoju zachodzące jednocześnie lub oddzielnie w organizmie rośliny. Przez wzrost w fizjologii rozwoju rozumie się proces nieodwracalnego powiększania ciała rośliny. Wzrost zachodzi w określonych strefach rośliny w wyniku podziałów komórek i zwiększania ich objętości. Rozwój rozumiany szeroko obejmuje zarówno wzrost, jak i różnicowanie, tworzenie wzorca i morfogenezę. W sensie wąskim rozwój obejmuje różnicowanie, a morfogeneza jest efektem wzrostu i różnicowania.

    Fitochrom jest fotoreceptorem, barwnikiem używanym przez rośliny w reakcjach na światło lub jego brak. Maksimum absorpcji barwnika przypada na długości fal odpowiadające światłu czerwonemu i dalekiej czerwieni. Wiele roślin wykorzystuje fotochrom do określenia czasu odpowiedniego do kwitnięcie poprzez określenie dnia i nocy. Zmiany w zawartości poszczególnych form fotochromu pozwalają regulować reakcje związane z cyklem dobowym. Fotochrom reguluje również kiełkowanie nasion, wzrost wydłużeniowy siewek, wielkość i kształt liści, syntezę chlorofilu oraz prostowanie się hipokotyli lub epikotyli siewek roślin dwuliściennych. Cząsteczka fitochromu jest chromoproteiną, składa się z części białkowej połączonej z barwnikiem.

    Fitochrom jest fotoreceptorem, barwnikiem używanym przez rośliny w reakcjach na światło lub jego brak. Maksimum absorpcji barwnika przypada na długości fal odpowiadające światłu czerwonemu i dalekiej czerwieni. Wiele roślin wykorzystuje fotochrom do określenia czasu odpowiedniego do kwitnięcie poprzez określenie dnia i nocy. Zmiany w zawartości poszczególnych form fotochromu pozwalają regulować reakcje związane z cyklem dobowym. Fotochrom reguluje również kiełkowanie nasion, wzrost wydłużeniowy siewek, wielkość i kształt liści, syntezę chlorofilu oraz prostowanie się hipokotyli lub epikotyli siewek roślin dwuliściennych. Cząsteczka fitochromu jest chromoproteiną, składa się z części białkowej połączonej z barwnikiem.

    Dodano: 12.01.2011. 15:26  


    Najnowsze