Hispaania bioloogid on avastanud taime kasvugeene ja "biokelli" ühendava geeniahela ning muutnud selle tööd kapsa sugulase DNA-s nii, et see hakkas kasvama kogu päeva ja öö jooksul, selgub ajakirjas Current Biology avaldatud artiklist.
„Leidsime, et PRR-valgud ei vastuta mitte ainult taimede sisemise kella eest, vaid ka nende kasvuga seotud geenide allasurumise eest. Nüüd teame, kuidas biorütmid mõjutavad taimede kasvu, mis on agronoomilisest seisukohast äärmiselt oluline,”ütleb Guiomar Martín Hispaania põllumajanduse genoomika keskusest.
Inimkeha ööpäevase rütmi määravad geenid tuvastati juba eelmise sajandi 90ndatel. Sarnaseid geene leidub kõigi taimede ja loomade genoomides. Need DNA lõigud kontrollivad paljusid protsesse - une ja ärkveloleku aega, lillede avanemist, toidu otsimist ja muid perioodilisi nähtusi elusolendite elus.
Teadlased on pikka aega püüdnud leida DNA piirkondi, mis seovad biorütme ja kasvugeene floora esindajate genoomides, kuna nende avastamine loob “igihaljast” põllukultuuride sorte ja lahendab näljaprobleemi. Martin ja ta kolleegid astusid esimese sammu selle probleemi lahendamise poole, luues esimese sarnase DNA modifikatsioonidega kapsa metsiku sugulase Arabidopsis thaliana esimese “sordi”.
Arabidopsis, nagu paljud teisedki taimed, kasvab pikkuses peamiselt enneaegselt, kui niiskuse tase mullas ja õhus on kasvu jaoks optimaalne ning päeva jooksul ja öö esimesel poolel peaaegu ei muutu. Selle kasvu "korraldavad" PIF geen ja valk, mille molekulid lagunevad valguse mõjul ja kogunevad öösel taimerakkudesse. Teadlased on mitu aastat mõelnud, miks PIF paneb Arabidopsise varre kasvama alles eelnimetatud tundidel, hoolimata asjaolust, et selle kontsentratsioon tõuseb kohe pärast päikeseloojangut.
Kaks aastat tagasi, märkis Martin, avastasid tema keskuses olevad kolleegid ebatavalise seose PIF-i ja teise valgu, PRR1 molekuli, mis on taimede biokeha paljude komponentide, kontsentratsiooni vahel. Kui PRR1 osakaal taimerakkudes oli võimalikult kõrge, puudus neis “kasvu signaal” peaaegu täielikult ja vastupidi - kui rakkudes olid PIF-molekulid, vähenes “biokelli” aktiivsus maksimaalselt.
Kolleegide leide kasutades proovisid Martin ja tema meeskond välja selgitada, milliseid geeniahelaid kontrollivad nii PIF kui ka PRR1, ning üritasid neid leida, jälgides erinevate geenide aktiivsuse taseme muutusi erinevatel kellaaegadel.
Nagu selgus, vastutab Arabidopsise varre kasvu eest ainult üks geen, CDF5, mille töö stimuleerib PIF-i ja surub alla PRR1 ning mitmeid teisi valke ja geene, mis on seotud taimede biorütmide toimimisega. Kui teadlased muutsid CDF5 struktuuri, hakkas Arabidopsis kogu päeva jooksul kasvama, mille tõttu oli sellise GMO taime varre pikkus umbes 1,5–2 korda pikem kui tema metsikute sugulaste oma.
Reklaamvideo:
Geneetikud viitavad sellele, et biokell kontrollib sarnaselt teiste geenide tööd, mis vastutavad varte, juurte, puuviljade ja lillede kasvu eest. Nende muutmine suurendab põllukultuuride saagikust ja muudab taimestiku kütuse- ja keemiatootmise jaoks atraktiivsemaks biomassi allikaks.
