• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Odkrywanie tajemnic okresu kwitnienia

    20.04.2010. 18:12
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Zespół biologów, którego prace są finansowane ze środków unijnych, odkrył, że pojedyncze białko roślinne zwane APETALA1 (AP1) reguluje funkcjonowanie ponad tysiąca genów i pomaga tworzyć tkanki, z których później powstają kwiaty. Prace zostały dofinansowane przez UE w ramach projektu TRANSISTOR (Elementy trans-cis regulujące kluczowe przełączniki w rozwoju roślin), który otrzymał 2,11 mln EUR ze schematu Marie Curie Szóstego Programu Ramowego (6PR). Wyniki, opublikowane w czasopiśmie Science, mogą mieć ogromne znaczenie dla przyszłości hodowli roślin i produkcji żywności.

    Cóż to za tajemniczy proces, który każe roślinom rozkwitać? Okres kwitnienia większości roślin przypada na wiosnę, ale czasami kwiaty mogą również pojawić się całkiem nieoczekiwanie. Naukowcy od dłuższego czasu starają się odkryć mechanizm, który daje roślinie sygnał do rozpoczęcia wytwarzania pęków przepięknych kwiatów.

    Teraz są już o krok bliżej. Międzynarodowy zespół badawczy pod kierunkiem Plant Research International, jednostki Uniwersytetu w Wageningen, Holandia, przeprowadził testy mikroanalityczne całego genomu Arabidopsis thaliana, gatunku znanego powszechnie pod nazwą rzodkiewnika pospolitego, i odkrył, że za przejście rośliny od zielonej wegetacji do wytwarzania kwiatów za pomocą serii złożonych sygnałów molekularnych odpowiedzialne jest białko czynnika transkrypcyjnego AP1.

    Czynniki transkrypcyjne powodują włączanie i wyłączanie genów w komórkach. Za pomocą profilowania ekspresji i wiązania genów na początku etapu kwitnienia rośliny zespół zidentyfikował niektóre czynniki kontrolujące wytwarzanie AP1 przez A. thaliana. Naukowcy odkryli, że AP1 działa głównie jak represor na pierwszych etapach kwitnienia, wstrzymując rozwój zielonych części rośliny, aby mogła się ona skoncentrować na wytwarzaniu kwiatów. Pomaga również w kształtowaniu i modelowaniu kwiatów.

    Ponadto zespół odkrył, że białko odpowiada za regulowanie inicjacji okresu kwitnienia poprzez połączenie ścieżek wzrostu, kształtowania oraz hormonalnej. Naukowcy zidentyfikowali ponad 2.000 genów A. thaliana, które są możliwymi celami AP1 na podstawie ich bliskości w stosunku do miejsc wiązania AP1.

    Wyniki badań mogą mieć ogromne znaczenie dla sektora produkcji żywności i hodowli roślin. Jeżeli naukowcy zdołają kontrolować cykl rozwoju i kwitnienia roślin, wówczas botanicy będą w stanie wyhodować nowe odmiany roślin spożywczych i innych, które mogą kwitnąć i owocować przez cały rok, a nie tylko wiosną i latem, wydłużając w ten sposób okres wegetacji na świecie.

    Unijny program Marie Curie umożliwia młodym naukowcom realizowanie własnych projektów w wielu różnych laboratoriach, korzystając przy tym z porad naukowych i szkolenia u boku ekspertów. Sieć TRANSISTOR skupia uzupełniającą się technologiczną wiedzę ekspercką z szeregu dyscyplin biologicznych. Biologia w coraz większym stopniu uzależnia się od genomiki, co wymaga od biologów wiedzy w dziedzinie bioinformatyki. Projekt TRANSISTOR umożliwił połączenie biologii i bioinformatyki w ramach szkolenia młodych biologów w zakresie genomiki i bioinformatyki, tworząc w ten sposób masę krytyczną w Europie w obszarze wspólnym dla genetyki, genomiki i bioinformatyki.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Kwitnienie, okres kwitnienia, okres dojrzałości – u roślin nasiennych okres, w którym dochodzi do wytworzenia kwiatów. Rośliny w początkowym okresie wzrostu nie są w stanie wytworzyć kwiatów. Czas ten określany jest jako okres młodociany lub juwenilny, a jego długość zależy od gatunku rośliny oraz warunków w jakich następuje jej wzrost. Niektóre rośliny mogą przejść w fazę generatywną już po kilku dniach wzrostu, inne mogą wytworzyć kwiaty dopiero po kilkudziesięciu latach rozwoju młodocianego. Niektóre rośliny wytwarzają kwiaty tylko raz w życiu. Są to rośliny monokarpiczne, które po kwitnieniu starzeją się i obumierają. Zalicza się do nich rośliny jednoroczne, niektóre dwuletnie oraz część roślin wieloletnich. Drugą grupę stanowią rośliny polikarpiczne, które po osiągnięciu dojrzałości kwitną wielokrotnie. Przechodzenie do fazy dojrzałości może zachodzić stopniowo w kolejnych pędach. Pierwsza zakwitają pędy położone najwyżej,a pędy w dolnych partiach rośliny dłużej pozostają w fazie młodocianej. Stopniowe przechodzenie części rośliny w fazę dojrzałości określa się jako zjawisko topofizy. Jarowizacja, jaryzacja, wernalizacja – procesy biochemiczne zachodzące pod wpływem niskich temperatur u roślin ozimych i wieloletnich, wpływające na ich zakwitanie. Rośliny te bez okresu chłodu mogą rozwijać się tylko wegetatywnie, w ogóle nie tworząc kwiatów. Dopiero okres chłodów powoduje przejście rośliny w fazę generatywną. Długość niezbędnego do indukcji kwitnienia okresu wernalizacji zależy od gatunku rośliny. Temperatura okresu chłodu to najczęściej 0-10 °C. Ewokacja kwitnienia, inicjacja kwitnienia – proces fizjologiczny zachodzący w wierzchołku wzrostu prowadzący do jego przekształcenia z formy wegetatywnej do generatywnej.

    Pędzenie – jedna z metod stosowanych w ogrodnictwie mająca na celu przyspieszenie kwitnienia roślin ozdobnych. Stosowana jest w celu wydłużenia czasu trwania sprzedaży kwitnących roślin doniczkowych lub kwiatów ciętych. W przypadku niektórych roślin możliwe jest uzyskiwanie dzięki tej metodzie roślin kwitnących przez cały rok. Do pędzenia nadają się rośliny, które zimują w postaci organów spichrzowych (kłączy, bulw, cebuli) z ukształtowanymi pąkami kwiatowymi, ew. także krzewy i byliny. Podczas pędzenia sztucznie przerywany jest okres spoczynku tych roślin i doprowadzane są one do kwitnienia kosztem nagromadzonych w poprzednim sezonie wegetacyjnym materiałów zapasowych. Okres wegetacji - okres wzrostu i rozwoju roślin, obejmujący intensywne procesy życiowe od siewu do zbioru uprawianej rośliny. Jego długość zależy od gatunku rośliny (a nawet od odmiany), warunków klimatycznych, nawożenia itp. Wysoka temperatura i brak wody oraz brak azotu skracają okres wegetacji, a niska temperatura i nadmiar opadów lub silne nawożenie azotowe przedłużają wegetację. W Polsce okres wegetacji roślin ozimych i wieloletnich przedzielony jest okresem spoczynku zimowego, wliczanego do okresu wegetacji. W przypadku roślin jednorocznych jarych okres wegetacji zaczyna się kiełkowaniem nasion, a kończy po dojrzeniu nasion. Skrócenie okresu wegetacji wpływa na obniżenie plonowania roślin.

    Geny kodujące białka mechanizmów naprawy DNA człowieka: DNA komórki jest stale narażone na czynniki uszkadzające. Sprawnie działające mechanizmy naprawy DNA funkcjonują w komórkach organizmów zarówno prokariotycznych jak i eukariotycznych. Badania genomu ludzkiego pozwoliły zidentyfikować szereg genów kodujących białka biorące udział w różnorodnych mechanizmach naprawy DNA. Poznano dotąd ponad 130 genów o takiej, udowodnionej lub prawdopodobnej, funkcji. Nowe geny naprawy DNA są ciągle odkrywane dzięki badaniom porównawczym sekwencji genów człowieka i homologów tych genów u organizmów modelowych, takich jak E. coli i S. cerevisiae. Badania te mają znaczenie dla medycyny, ponieważ do tej pory zidentyfikowano już kilkanaście chorób, w których patogenezie mają udział niesprawne mechanizmy naprawy DNA. Kwiat słupkowy, kwiat żeński – kwiat zawierający tylko jeden lub więcej słupków, nieposiadający natomiast pręcików. Oddzielne kwiaty żeńskie i męskie występują u niektórych gatunków roślin nasiennych. Czasami kwiaty żeńskie tworzą kwiatostany. Kwiaty żeńskie mogą występować na jednej roślinie wspólnie z kwiatami męskimi, wówczas mówimy o jednopienności, a rośliny takie nazywamy roślinami jednopiennymi. Jeżeli w obrębie jednego gatunku na jednym osobniku występują wyłącznie kwiaty słupkowe, a na innym kwiaty pręcikowe, wówczas mówimy o dwupienności, a rośliny takie nazywamy roślinami dwupiennymi. Z kwiatów żeńskich powstaje po zapyleniu ich pyłkiem wytwarzanym przez kwiaty męskie nasiona i owoce. Pyłek może zostać przeniesiony przez wiatr (anemogamia), zwierzęta (zoogamia), wodę (hydrogamia). Występowanie oddzielnie kwiatów żeńskich i męskich (a zwłaszcza dwupienność), może być jednym z mechanizmów obronnych przed niekorzystnym dla większości roślin samozapyleniem.

    Rośliny jare – uprawne rośliny jednoroczne, których cały cykl rozwojowy zachodzi w jednym okresie wegetacyjnym. Do kwitnienia nie potrzebują okresu niskich temperatur (jarowizacji). Dyfuzja wspomagana, ułatwiona jest to proces przemieszczania się hydrofilowych cząsteczek przez dwuwarstwę lipidową błony komórkowej za pomocą białkowych przenośników, transporterów lub kanałów z obszaru o większym ich stężeniu do obszaru o stężeniu mniejszym. Proces ten zachodzi, gdy dana cząsteczka przenika przez błonę zgodnie z gradientem stężeń, lecz nie może ona przenikać w sposób bierny i łączy się wówczas z odpowiednim białkiem przenoszącym taką cząstkę na drugą stronę błony. Kanały natomiast są to struktury białkowe mające kilka domen transbłonowych, a w ich części wewnętrznej znajduje się hydrofilowy por, przez który mogą przechodzić dane substancje, zgodnie z ich gradientem stężeń. W taki sposób przechodzą jony. Białka integralne błon tworzą kanał, wysoce specyficzny przepuszczający jeden, określony jon, ale mogą też być kanały mniej specyficzne. W kanale znajduje się filtr selektywności, który decyduje, jakie cząstki mogą przejść przez błonę oraz układ bramkujący, który decyduje o otwarciu lub zamknięciu kanału.

    Janusz Marek Bujnicki (ur. 1975) – profesor nauk biologicznych, kierownik Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie; kierownik grupy badawczej w Laboratorium Bioinformatyki Pracowni Bioinformatyki Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii Wydziału Biologii UAM w Poznaniu; członek Akademii Młodych Uczonych PAN; członek Komitetu Biologii Ewolucyjnej i Teoretycznej PAN i Komitetu Biochemii i Biofizyki PAN, członek-założyciel i wiceprezes (2008–2010) a następnie prezes (2011–2013) Polskiego Towarzystwa Bioinformatycznego; członek zarządu Society of Bioinformatics in Northern Europe, SocBiN; członek panelu Life, Environmental and Geo Sciences (LEGS) organizacji Science Europe; członek komitetu naukowego inicjatywy Innovative Medicines Initiative; redaktor wykonawczy, a wcześniej członek rady redakcyjnej czasopisma „Nucleic Acids Research”, zastępca redaktora sekcji w czasopiśmie "BMC Bioinformatics"; członek rady redakcyjnej czasopism „Journal of Applied Genetics”, „Database", „Journal of Nucleic Acids”; redaktor serii „Nucleic Acids and Molecular Biology”. Pierwszy polski laureat grantu w dziedzinie nauk biologicznych przyznawanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC), zwycięzca pierwszej edycji plebiscytu "Polacy z Werwą" w kategorii Nauka.

    Dodano: 20.04.2010. 18:12  


    Najnowsze