Ustalono, jak rośliny wyczuwają niedobór tlenu

Ludzie na całym świecie często tracą plony w wyniku okresowego zalania czy powodzi. Dzięki temu, że specjaliści opisali niedawno mechanizm wykorzystywany przez rośliny do wykrywania niskiego stężenia tlenu, uda się jednak być może stworzyć odmiany, które lepiej poradzą sobie pod wodą.

Zespół z Uniwersytetu w Nottingham i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside odkrył, że gdy korzenie bądź pędy zostają zalane i spada poziom tlenu, czynniki transkrypcyjne (czyli białka odpowiedzialne za regulację aktywności różnych sekwencji DNA) stają się stabilne. Mogą zatem optymalizować reakcję rośliny na zmienione (trudne) warunki środowiskowe.

Zidentyfikowaliśmy mechanizm, za pośrednictwem którego wyczuwany jest spadek stężenia tlenu. Kontroluje on kluczowe białka regulatorowe zwane czynnikami transkrypcyjnymi, które mogą włączać i wyłączać geny. Niezwykła budowa tych protein sprawia, że rozkładają się one przy normalnym poziomie tlenu, ale gdy dojdzie do jego spadku, stają się stabilne. Stabilność ta skutkuje zmianami w ekspresji genów i zwiększeniem szans na przeżycie w warunkach niedoboru O₂ po zalaniu. Kiedy roślina odzyskuje dostęp do normalnego poziomu tlenu, białka się rozkładają - tłumaczy prof. Michael Holdsworth.

Holdsworth nawiązał współpracę z prof. Julią Bailey-Serres z Kalifornii. Naukowcy mają nadzieję, że w najbliższym dziesięcioleciu uda im się przeprogramować mechanizm regulacji białkowej w roślinach uprawnych podatnych na uszkodzenia wywołane zalaniem. Nasze eksperymenty na rzeżuszniku pokazują, że manipulacja szlakiem wpływa na tolerancję stresu związanego z niedotlenieniem. Nie powodów, by przypuszczać, że wyników nie da się rozciągnąć na inne gatunki roślin - podkreśla Bailey-Serres.

czynniki transkrypcyjne stabilne niedobór tlenu wyczuwać roślina rzeżusznik