• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • W jaki sposób rośliny regulują swój poziom wody

    12.11.2009. 18:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Zespół naukowców, którego prace są finansowane ze środków unijnych, odkrył, w jaki sposób hormon reguluje reakcję rośliny na stresujące warunki takie jak susza. Odkrycia dokonane w ramach badań i opisane w tym tygodniu w czasopiśmie Nature mogą być wykorzystane w przyszłości do zwiększania odporności roślin na niedobór wody lub suszę.

    Źródłem unijnego wsparcia był projekt PCUBE (Infrastruktura platform wytwarzania białek), finansowany z budżetu "Infrastruktury badawcze" Siódmego Programu Ramowego (7PR).

    Wewnętrzne funkcjonowanie kwasu abscysynowego (ABA), hormonu o którym mowa, nie zostało wcześniej poznane. Niemniej teraz naukowcy z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Grenoble we Francji oraz Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) w Walencji - Hiszpania, odkryli, że odpowiedź daje białko o nazwie PYR1and oraz jego interakcje z ABA.

    Przepływ ABA w roślinie zazwyczaj regulują białka zwane PP2Cs, ale w warunkach stresujących takich jak niedostatek wody, objętość ABA wzrasta, podobnie jak w stresujących sytuacjach podnosi się poziom adrenaliny u człowieka.

    Kiedy rośnie poziom ABA w roślinie, jej komórki są zalewane sygnałami, że potrzebuje ona więcej wody. To powoduje włączenie lub wyłączenie określonych genów, które uruchamiają mechanizmy mające zaradzić sytuacjom takim jak zwiększony pobór wody, przechowywanie większej ilości wody czy dążenie do zmagazynowania możliwie największej jej ilości. Kwas ABA i białka PP2C nie wchodzą ze sobą w interakcje, zatem jak dotąd nie wiadomo było, w jaki sposób białka oddziałują na ABA.

    Zespół naukowców przyjrzał się grupie 14 białek w strukturze rośliny, aby sprawdzić, czy biorą udział w tym procesie. Jedno z tych białek - PYR1 - zbadano w celu poznania jego struktury i okazało się, dzięki krystalografii rentgenowskiej, że jest podobne do dłoni.

    Promienie rentgenowskie pokazały, że pod nieobecność ABA, "dłoń" PYR1 pozostawała otwarta. Natomiast w obecności ABA "dłoń" zamykała się wokół kwasu. To umożliwiło molekule PP2C "usadowienie się" na szczycie dłoni. Większość białek z tej grupy reagowała w ten sposób, potwierdzając tym samym, że są one głównymi receptorami ABA.

    Zespół odkrył, że wiążąc białko PYR1, kwas ABA sprawia, że "porywa" ono molekuły PP2C, które nie mogą wówczas zablokować reakcji na stres.

    "Jeżeli rośliny zostaną opryskane ABA przed nastaniem suszy, wówczas robią zapasy jak na okres zimowy zanim susza rzeczywiście się pojawi, dzięki czemu są lepiej przygotowane i mają większe szanse na przetrwanie niedoborów wody - stają się bardziej tolerancyjne na suszę" - wyjaśnia dr Pedro Luis Rodríguez z CSIC.

    "Jak do tej pory - dodaje dr José Márquez z EMBL - problemem były trudności z wyprodukowaniem kwasu ABA i jego wysoki koszt. Niemniej dzięki strukturalnemu podejściu biologicznemu wiemy teraz, z czym i w jaki sposób ABA wchodzi w interakcje, co może pomóc w wyszukaniu innych molekuł o tym samym działaniu, które będzie jednak można produkować i stosować."

    rdo: CORDIS

    informacji: Europejskie Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL): http://www.embl.de/ Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC): http://www.csic.es/index.do Nature: http://www.nature.com/nature/index.html Teksty pokrewne: 30405, 30840 Kategoria: Wyniki projektów
    Źródło danych: EMBL
    Referencje dokumentu: Santiago, J et al. (2009) The abscisic acid receptor PYR1 in complex with abscisic acid. Nature (w druku, publikacja internetowa z dnia 8 listopada). DOI:10.1038/nature08591.
    Indeks tematyczny: Rolnictwo; Badania Naukowe; Zrównoważony rozwój ; Zasoby wodne i gospodarowanie nimi RCN: 31455   W góre . O tym serwisie . Serwisy CORDIS . Helpdesk . © . Ważne informacje prawne Administratorem witryny CORDIS jest Urząd Publikacji

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Odporność roślin na suszę, odporność roślin na deficyt wody – zdolność roślin do przetrwania w środowisku, które nie zapewnia odpowiedniej ilości wody dla organizmu. Mechanizmy zapewniające przetrwanie mogą mieć charakter morfologiczny, fizjologiczny i biochemiczny. Część mechanizmów odpornościowych ma charakter adaptacji, cechy dziedziczone, a część charakter aklimatyzacji, cech pojawiających się w warunkach stresu nie przekazywanych na kolejne pokolenia. Wyróżniane są dwie strategie odporności na suszę. Pierwsza z nich polega na przeciwdziałaniu odwodnieniu, rośliny stosujące taką strategię nazywane są roślinami homeohydrycznymi. Druga strategia polega na tolerowaniu odwodnienia, rośliny stosujące taką strategię nazywane są roślinami poikilohydrycznymi. Susza może mieć charakter suszy atmosferycznej, czyli niskiej względnej wilgotności powietrza, suszy glebowej, czyli niskiej zawartości wody w glebie albo suszy fizjologicznej, związanej z zasoleniem gleby lub zamarznięciem wody w glebie. Struktura czwartorzędowa białka – poziom organizacji na którym można opisać budowę białka. Określa się tu wzajemny układ w przestrzeni oraz sposób połączenia się: Wiropeksja to sposób wirusów wnikania do komórki. Polega on na wykorzystaniu naturalnych mechanizmów komórki. W przypadku wirusa, kiedy przyłącza się on do komórki, ta "wyczuwając" znane jej białko wpuszcza agresora do cytoplazmy, dzięki czemu wirus może zaaplikować się w jej wnętrzu. Wirus ma białko takie samo jak komórka tylko na "wystających nitkach". To dzięki nim może wniknąć do środka komórki. Gdy owe "niteczki" zostaną na powierzchni komórki, w jej środku rozpoznawalne zaczyna być obce białko, które komórka niszczy. W ten sposób wirus "wpuszcza" do jądra komórkowego swój materiał genetyczny, który może się ulotnić z niszczonego przez komórkę kapsydu.

    Punkt trwałego więdnięcia, współczynnik trwałego więdnięcia, PTW, PWP – zawartość wody w glebie, przy której rośliny trwale więdną. Więdnięcie to ustępuje jedynie, gdy zawartość wody w glebie wzrośnie. Jeśli susza jest długotrwała, prowadzi do śmierci rośliny. Wartość PWP jest zależna od gatunku rośliny i właściwości fizycznych gleby. Dla różnych typów ekologicznych roślin mieści się w granicach od -1 do -4 MPa. Trwałe więdnięcie następuje, gdy potencjał wody w glebie jest niższy od potencjału w roślinie i woda nie może być dalej pobierana. Bezpieczeństwo wodne – pojęcie określające zdolność danej populacji do zapewnienia sobie dostępu do źródeł wody pitnej. Zapewnienie bezpieczeństwa wodnego jest narastającym problemem gdyż mają na niego wpływ takie czynniki jak przyrost naturalny, susze, zmiany klimatu, zjawiska El Niño i La Niña, coraz większe zanieczyszczenie istniejących źródeł wody, zbędne zużycie wody przez przemysł i nadmierne zużywanie wód gruntowych i artezyjskich. Poziom bezpieczeństwa wodnego ulega drastycznej redukcji w wielu krajach świata zjawisko to określa się z języka angielskiego jako „water stres”.

    Białka LEA (ang. Late-embryogenesis abundant proteins) – grupa silnie hydrofilowych białek wytwarzanych podczas późnej embriogenezy roślin i zapewniających odporność na wysuszenie nasionom. Białka są wytwarzane przez rośliny także podczas stresu wodnego. Białko G (starsza, obecnie niestosowana nazwa - Białka N²) - białko adaptorowe dla receptora metabotropowego. Generalnie nazwą Białka G określa się dużą grupę polimorficznych białek, które charakteryzują się aktywnością GTP-azy. Wyróżnia się kilkanaście podtypów tych białek, które różnią się sposobem pobudzenia i efektorem, jaki pobudzają. Biorą udział w przekaźnictwie hormonalnym i mogą pobudzać lub hamować.

    Litworowa Woda – główny ciek wodny Litworowego Żlebu (wschodnia odnoga Doliny Białej Wody) znajdującego się w słowackich Tatrach Wysokich. Źródła Litworowej Wody znajdują się w środkowych partiach Litworowego Żlebu, następnie płynie ona na zachód w stronę głównej osi Doliny Białej Wody. Na wysokości ok. 1190 m n.p.m., nieopodal miejsca, w którym przecina ją niebiesko znakowany szlak turystyczny wiodący dnem Doliny Białej Wody, uchodzi do Białej Wody i stanowi jej orograficznie prawy dopływ. Susza fizjologiczna – okres, w którym roślina nie może pobierać wody z otoczenia, mimo iż woda tam występuje. Bezpośrednią przyczyną jest zbyt wysoki potencjał osmotyczny roztworu glebowego. Ilość pobieranej przez roślinę wody zależny od powierzchni absorbującej i różnicy potencjału wody. Gdy różnica potencjału jest zbyt mała roślina nie pobiera wystarczającej ilości wody.

    Białka fuzyjne (białka chimeryczne) – białka powstające z połączenia 2 lub większej liczby genów, które pierwotnie były odpowiedzialne za produkcję niezależnych białek. Produktem genu fuzyjnego jest białko (polipeptyd), którego funkcja jest w pewnym stopniu pochodną funkcji białek kodowanych przez geny wchodzące w skład takiego połączenia.

    Polana pod Żabiem (słow. Žabia lúka, Žabia poľana, niem. Froschwiese, Froschseewiese, węg. Békás-rét) – polana w Tatrach Wysokich, położona w Dolinie Białej Wody na wysokości 1122 m n.p.m. Znajduje się ona w dolnej części doliny, nieopodal ujścia Żabiego Potoku Białczańskiego do Białej Wody Białczańskiej. W miejscu tym do Doliny Białej Wody uchodzi Dolina Żabich Stawów Białczańskich.

    Siedem Granatów (słow. Sedem Granátov, niem. Sieben Granaten, Sieben Grenadiere, węg. Hét Gránátos) – nazwa nadana końcowemu odcinkowi Żabiej Grani (Žabí hrebeň), na północ od Żabiej Czuby (Žabia kopa), od której oddziela ją Żabi Przechód Białczański. W tym miejscu grań stopniowo obniża się, pozwalając na połączenie dolin Rybiego Potoku i Białej Wody (Bielovodská dolina) oraz wód Rybiego Potoku i Białej Wody (Biela voda) w rzekę Białkę. Białka receptorowe (receptory) – białka łączące się z określoną inną substancją (ligandem), taką jak np. neuroprzekaźnik albo hormon, i inicjujące kaskadę przewodzenia sygnału i reakcji komórki w odpowiedzi na ligand. W zasadzie ligand pasuje do receptora jak klucz do zamka, jednak jeden ligand może wiązać się z różnymi receptorami oraz jeden receptor może być pobudzany przez jeden lub więcej ligandów. Receptory mają ogromne znaczenie w biotechnologii i medycynie: badania nad nowymi lekami koncentrują się na znalezieniu substancji chemicznych blokujących lub pobudzających receptory.

    Świstowy Potok (słow. Svišťovský potok) – potok płynący Doliną Świstową (odgałęzienie Doliny Białej Wody) w słowackich Tatrach Wysokich. Wypływa ze Świstowych Stawków na wysokości ok. 1937 m n.p.m., kieruje się na północny zachód w stronę Doliny Białej Wody. Nieco powyżej Polany pod Wysoką wpada do Białej Wody jako jej prawy dopływ. Nieopodal do Białej Wody wpada Ciężki Potok, który płynie z Doliny Ciężkiej. 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.

    Białka niepełnowartościowe (niedoborowe) – białka pochodzenia roślinnego, które zawierają mało lub nie zawierają wcale aminokwasów egzogennych (w przeciwieństwie do białek pełnowartościowych, doborowych). Białka takie występują m.in. nasionach roślin strączkowych, zbożach i orzechach. Mogą stanowić wystarczające źródło białka w diecie (np. wegańskiej), pod warunkiem spożywania różnych rodzajów takich białek, dzięki czemu dostarcza się wszystkich rodzajów aminokwasów egzogennych na zasadzie komplementacji. Dopełniacz lub inaczej układ dopełniacza (ang. complement lub complement system) – zespół kilkudziesięciu białek obecnych w osoczu, a także w innych płynach ustrojowych wraz z powiązanymi z nimi funkcjonalnie licznymi receptorami i białkami regulatorowymi. Układ dopełniacza spełnia ważną rolę we wrodzonych, humoralnych mechanizmach nieswoistej odpowiedzi immunologicznej, ale także wiąże się ściśle z niektórymi mechanizmami odpowiedzi swoistej. Jego działanie polega na aktywacji kaskady enzymatycznej, doprowadzającej do szeregu zjawisk mających istotne znaczenie w przebiegu odpowiedzi immunologicznej i reakcji zapalnej. Pomimo istnienia układu białek regulujących działanie dopełniacza, nadmierne jego pobudzenie lub defekty białek regulacyjnych mogą być przyczyną powstawania pewnych schorzeń.

    Dodano: 12.11.2009. 18:12  


    Najnowsze