A kutatás meghatározza, hogy a növények hogyan mondják meg, melyik az az út

A kutatás meghatározza, hogy a növények hogyan mondják meg, melyik az az út
A kutatás meghatározza, hogy a növények hogyan mondják meg, melyik az az út
Anonim

Miután szél vagy jégeső megdöntötte, sok növény gyorsan újra felfelé nő. Az Észak-Karolinai Állami Egyetem és a Michigani Egyetem tudósai felfedezték, hogy a zab és a kukorica egy, az emberi agyban is jelenlévő vegyszert használ fel, hogy szinte azonnal „érzékelje”, hogy valami nincs rendben – majd perceken vagy órákon belül a megfelelő irányba hajlik..

Azok az eredmények, amelyek kibővítik ismereteinket arról, hogy a gravitáció hogyan befolyásolja a növények növekedését, hatással vannak a mezőgazdaságra és az űrutazásra – magyarázzák a kutatók.

"Ha az emberek tartós űrküldetésekre készülnek, növényeket kell használnunk a szén-dioxid oxigénné alakítására, a víz tisztítására és az élelem biztosítására" - mondta Dr.Wendy Boss, az NC állam botanikaprofesszora, a projekt 10 fő kutatójának egyike. "Mielőtt ilyen hosszú távú életfenntartó rendszereket hozunk létre, tudnunk kell, hogyan hat a gravitáció a növények növekedésére."

A Boss február 18-án, vasárnap délelőtt 9 órakor mutatja be a csoport eredményeit az Amerikai Tudományfejlesztési Szövetség (AAAS) éves találkozóján San Franciscóban. Az AAAS találkozó az év legnagyobb és legfontosabb tudományos konferenciája.

A "Jelátviteli útvonalak és a növények korai válaszai a gravisztimulációra" című előadás a "Biology Into Space: A Matter of Some Gravity" című szimpózium része. A szimpóziumot Dr. Nina Strömgren Allen, az NC állam botanika professzora és Dr. Christopher Brown, a NASA Gravitációs Biológiai Kutatási és Képzési Szakosított Központjának (NSCORT) igazgatója szervezi az NC államban. Brown emellett az NC State Kenan Műszaki, Technológiai és Tudományos Intézetének űrprogramokért felelős igazgatója.

Boss szerint a tudósok nem tudják, hogyan reagálnak a növények a gravitáció hiányára és az űrrepülés által támasztott egyéb feltételekre. A növényeknek nem feltétlenül kell függőlegesen nőniük, magyarázza, de alkalmazkodtak a földi környezethez – beleértve a gravitációt is –, hogy tápanyagokat, vizet és cukrokat mozgassanak gyökereik és hajtásaik között.

Most, hogy a Nemzetközi Űrállomás pályára áll, a kutatók kísérleteket tervezhetnek annak meghatározására, hogy a mikrogravitáció hogyan hat a növények növekedésére és fejlődésére, mondja Boss.

Boss és munkatársai kutatása az inozitol-trifoszfátra (InsP3) összpontosít, egy olyan molekulára, amelyet számos életformában használnak a szervezet sejtjei közötti kémiai jelek továbbítására. Az emberi agysejtek például az inozit-trifoszfát gazdag forrásai, és az emberi szervezetben található vegyi anyagok legmagasabb szintű receptorait tartalmazzák.

"Miért lenne a növényeknek az agysejtekhez hasonló jelátviteli útvonala?" – kérdezte Boss. "Nem tudunk erre válaszolni, de meg tudjuk magyarázni, hogyan működik a kémiai jelátviteli útvonal a növényekben, és hogyan hasonlítható össze az állati sejtekben található útvonallal."

Bár a növények nem fejlődtek ki úgy, hogy magukban foglalják az emberi agysejtek kifinomult, sokrétű jelátviteli útvonalait, Boss elmagyarázza, mégis tartalmaznak néhány alapvető összetevőt, amelyek segítenek a növényeknek érzékelni és reagálni a környezetük változásaira. Az NC állam kutatói azt találták, hogy az inozitol-trifoszfát nélkülözhetetlennek tűnik a növények számára, hogy „érzékeljék” a gravitációhoz viszonyított orientációjuk változását, és a megfelelő irányú növekedéssel reagáljanak.

Boss és három munkatársa – Dr. Imara Perera és Dr. Ingo Heilmann, az NC állam botanikai kutatói, valamint Dr. Peter B. Kaufman, a Michigani Egyetem növényfiziológiájának és növényi biotechnológiájának emeritus professzora – elemezte a Az InsP3 mennyisége a kukorica és a zab szárának tövében található speciális sejtekben. Ezek a sejtek a pulvinusban találhatók, a növényi szár egy speciális régiójában, amely a szár felfelé hajlását okozza, miután a növény ledőlt.

A kutatók azt találták, hogy a növények oldalra helyezése után 15 másodpercen belül a vegyszer mennyisége megötszöröződik a pulvinus sejtekben.

Ezenkívül a kutatók felfedezték, hogy az InsP3 mennyisége a növény pulvinusának felső és alsó fele között ingadozik. A tudósok úgy vélik, hogy ennek az az oka, hogy a pulvinus sejtek arról kommunikálnak, hogy az amiloplasztoknak nevezett sejtszervecskék a sejtek aljára estek-e a gravitáció hatására. Boss szerint az InsP3 folyamatos növekedése lehetővé teheti a növény számára, hogy megállapítsa, hogy a földhöz dőlt-e, vagy csak imbolyog a szélben.

Ez a jelzés körülbelül 30 percig tart a zabban, és 2-4 óráig a kukoricában. Ezalatt az InsP3 mennyisége fokozatosan növekszik a pulvinus alsó felében. Ezután a talajhoz legközelebbi sejtek elkezdenek megnyúlni, a növény pulvinusa könyökszerűen hajlik, és a növény elkezd függőleges helyzetbe görbülni.

"Ennek a késleltetésnek van értelme. Ha egy növény csak néhány másodpercig van az oldalán, akkor nem kell felfelé nőnie" - magyarázta Perera, az NC State kutató munkatársa."Mivel a sejtmegnyúlás visszafordíthatatlan, az inozitol-trifoszfát folyamatos növekedése elengedhetetlen lehet ahhoz, hogy a növények különbséget tudjanak tenni a tranziens inger – a szélben imbolygó – és a hosszú távú inger között, amely leesik."

Az InsP3 szerepének tesztelése érdekében a kutatók olyan vegyszert adtak a növényekhez, amely gátolja a növények InsP3 előállításának képességét. Ahogy az várható volt, az oldalukra helyezett zab- és kukoricanövények lényegesen kisebb felfelé hajlást mutattak (körülbelül 60 százalékkal kisebb), mint a kezeletlen növények, amelyekhez nem adtak hozzá kémiai inhibitort.

A kutatást a NASA, a National Science Foundation és az USDA Binational Agricultural Research Development (BARD) programja finanszírozta. Bosson kívül a NASA által finanszírozott projekt többi fő kutatója, akik a kukorica gravitációra adott reakcióit tanulmányozzák, Kaufman; Allen; Barna; Dr. Eric Davies, az NC állam botanika professzora; Dr. Steven C. Huber, az NC állam botanika és növénytan professzora; Dr.Ross Whetten, NC állam erdészeti docense; és Dr. Gloria Muday, a Wake Forest Egyetem biológiaprofesszora.

További információ erről és más, az NSCORT által támogatott kutatásról a weben található:

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei