A tudósok meghatározzák a rizsnövények UV-károsodásának mechanizmusát

Tartalomjegyzék:

A tudósok meghatározzák a rizsnövények UV-károsodásának mechanizmusát
A tudósok meghatározzák a rizsnövények UV-károsodásának mechanizmusát
Anonim

A munka javíthatja és növelheti a világ fontos fehérjeforrásának termelékenységét

UPTON, NY – Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Brookhaven National Laboratory-jában dolgozó tudósok egy molekuláris "gyenge láncszemet" találtak, amely korlátozhatja a világ néhány kereskedelmileg legfontosabb rizsfajtájának termelékenységét. Ennek a mechanizmusnak a megértése módot adhat a rizstermelés javítására, amely a világ lakosságának több mint fele számára a legfontosabb élelmiszerforrás. Ez a kutatás a The Plant Cell 2000. szeptemberi számában jelenik meg.

A rizs, mint minden növény, naponta ki van téve a nap káros ultraibolya (UV) sugarainak. A legtöbb növényben olyan enzimek találhatók, amelyeket a közönséges fény aktivál az UV-károsodás helyreállítására. De a Norin 1 kiváló tenyésztési törzs, jó ízű tulajdonságokkal, amelyet számos kereskedelmi szempontból fontos törzs létrehozására használtak Japánban, Jun Hidema, a japán Tohoku Egyetem munkatársa kimutatta, hogy rendkívül érzékeny az UV-károsodásra. Ez még súlyosabb problémává válhat, mivel a Föld UV-szűrő ózonrétege tovább vékonyodik.

Betsy Sutherland, a Brookhaven Lab biológusa arra gyanakodva, hogy a Norin 1 UV-érzékenysége a DNS-javítási hiányosság eredménye, meghívta Hidemát a laborjába, hogy vizsgálja meg az ügyet. Kezdeti munkájuk, amelyet 1997-ben publikáltak a Plant Physiology-ban, az UV-érzékenységet a javítási hiányosságokkal társították, de nem tárták fel a probléma eredetét. A hiány két lehetséges forrása volt: 1) szabályozó mutáció, amely csökkenti a javító enzim termelését, vagy 2) szerkezeti mutáció, amely funkcionálisan hibás enzimhez vezet, de normál mennyiségben.A jelenlegi kutatás során ők ketten "photoflash" technikát használtak a megoldásra.

Sutherland elmagyarázza: A normál javító enzim úgy működik, hogy először a DNS sérült helyéhez kötődik. Ezután a fény hatására az enzim helyreállítja a sérülést és leválik. Egyetlen fényvillanással minden enzimmolekula csak egy sérült helyet képes helyrehozni. Tehát az egyetlen villanás során helyreállított károsodási helyek számának számolása megadja az egyes rizssejtekben lévő enzimmolekulák számát. Az egyetlen villanás előtti idő változtatásával a kutatók meg tudják mérni, hogyan működik az enzim az idő múlásával.

Ha normális mennyiségű normál enzim van, egy korai felvillanás kis számú javítást eredményez. Ha tovább várunk a villanás leadása előtt – hogy több enzimmolekula kötődhessen a sérült helyekhez – nagyobb számú javítást fog eredményezni, amíg egy bizonyos időpontban az összes sérült helyet egyetlen villanással rögzítik.

Ha azonban túl kevés az enzim, nem számít, mennyi ideig várnak a tudósok a villanással, néhány sérülés helye kijavítatlan marad.Ha ehelyett egy normál mennyiségben jelenlévő hibás enzim a probléma, akkor az összes sérült helyet végül kijavítanák, mint a normál enzimeknél, de ez hosszabb időt vesz igénybe.

Ezt a második helyzetet figyelték meg a tudósok. A Norin 1 enzimek nem sok sérülési helyet javítottak ki egy korai villanással. De ha a tudósok elég sokáig vártak a felvillanásra (sokkal tovább, mint amennyi egy normál rizsfajból származó enzimekhez szükséges), az enzimek képesek voltak megkötni és kijavítani az összes kárt.

Mivel a tudósok azt gyanították, hogy a probléma az enzim azon képességével van, hogy kötődjön a DNS-sérülési helyekhez, és hogy a hibás enzim-DNS komplexek érzékenyebbek lehetnek a hőre, egy második kísérlettel tesztelték ezt a hipotézist. Kimutatták, hogy a Norin 1 enzimje könnyebben disszociál a DNS-ről, ha hőnek van kitéve, mint a nem UV-érzékeny rizstörzsből származó javító enzimek.

Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a probléma az enzim szerkezetében/működésében van.Sutherland azt javasolja, hogy ez a hiba javítható a Norin 1 olyan törzsekkel való keresztezésével, amelyek a megfelelően működő enzim génjét hordozzák. Alternatív megoldásként a tudósok be tudják juttatni a megfelelő gént a Norin 1 törzsbe.

"Ezek a megközelítések a növények azon képességének javítására, hogy javítsák az UV-sugárzás okozta károkat, jelentősen növelhetik ennek és más gazdaságilag fontos haszonnövényeknek a termelékenységét" - mondja Sutherland.

Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Brookhaven Nemzeti Laboratóriuma jelentős létesítményeket hoz létre és üzemeltet az egyetemi, ipari és kormányzati személyzet számára a fizikai, orvosbiológiai és környezettudományok, valamint egyes energiatechnológiák alap- és alkalmazott kutatására. A Laboratóriumot a Brookhaven Science Associates, egy non-profit kutatási menedzsment cég üzemelteti, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumával kötött szerződés alapján.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva
Olvass tovább

Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva

Amikor megfullad a csípős cigarettafüsttől, úgy érzi, mintha felégne egy falat wasabi-csipkés sushitól, vagy sírna, miközben nyers hagymát és fokhagymát vág, válaszát egy eredeti kémiai érzékelő váltja ki mintegy 500 millió éves állatfejlődés – számoltak be a Brandeis Egyetem tudósai a Nature március 18-i tanulmányában.

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet
Olvass tovább

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet

A gombák jelentős potenciállal rendelkeznek a „horizontális” génátvitelben, egy új tanulmány kimutatta, hasonlóan azokhoz a mechanizmusokhoz, amelyek lehetővé teszik a baktériumok ilyen gyors fejlődését, rezisztenssé válnak az antibiotikumokkal szemben, és más súlyos problémákat okoznak.

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint
Olvass tovább

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint

A hím csőhalak és csikóhal-unokatestvéreik az egyetlen hím, amely ténylegesen vemhes lesz és megszül, de a pipahalak valószínűleg soha nem nyerik el az Év Atyja díjat – az utódokhoz való hozzáállásuk a teljes szeretettől a teljes elhanyagolásig terjedhet, a Texas A&M Egyetem kutatóinak új eredményei szerint.