Բույսերը շատ երկարաձգված են, թեքվում են, որպեսզի արևի լույսը հասանելի լինի նրանց յուրաքանչյուր տերևին: Չնայած այս երևույթը դարեր շարունակ դիտարկմանը, գիտնականները դա լիովին չեն հասկանում: Այժմ Salk Institute-ի գիտնականները հայտնաբերել են, որ երկու բուսական գործոն՝ PIF7 սպիտակուցը և աճի հորմոն auxin-ը խթաններ են, որոնք խթանում են աճը, երբ բույսերը գտնվում են ստվերում և միաժամանակ ենթարկվում բարձր ջերմաստիճանի: ինստիտուտի պաշտոնական կայքը.
Գտածոները, որոնք հրապարակվել են Nature Communications ամսագրում 29 թվականի օգոստոսի 2022-ին, կօգնեն գիտնականներին կանխատեսել, թե ինչպես բույսերը կարձագանքեն կլիմայի փոփոխությանը և կբարձրացնեն բերքատվությունը՝ չնայած գլոբալ տաքացմանը, որը վնասում է մշակաբույսերին:
«Հիմա մենք մշակաբույսեր ենք աճեցնում որոշակի խտությամբ, բայց մեր արդյունքները ցույց են տալիս, որ մենք պետք է իջեցնենք այդ խտությունը՝ կլիմայի փոփոխության պայմաններում բույսերի աճը օպտիմալացնելու համար», - ասում է ավագ հեղինակ, պրոֆեսոր Ջոան Չորին, Սալկի ինստիտուտի բույսերի մոլեկուլյարի տնօրենը: և Բջջային կենսաբանության լաբորատորիա և Հովարդ, Հյուզի բժշկական ինստիտուտի գիտաշխատող: «Մոլեկուլային հիմքը հասկանալը, թե ինչպես են բույսերը արձագանքում լույսին և ջերմաստիճանին, թույլ կտա մեզ ճշգրտել տնկման խտությունը՝ լավագույն բերք ստանալու համար»:
Բողբոջման ժամանակ սածիլները արագ երկարացնում են իրենց ցողունները, որպեսզի ճեղքեն հողը և հնարավորինս արագ գրավեն արևի լույսը: Սովորաբար, ցողունը դանդաղեցնում է իր աճը արևի լույսի ազդեցությունից հետո: Բայց ցողունը կարող է նորից արագ երկարանալ, եթե բույսը մրցի շրջակա բույսերի հետ արևի լույսի համար կամ մեծացնի տաք հողի և բույսի տերևների միջև հեռավորությունը՝ ի պատասխան ջերմաստիճանի բարձրացման: Չնայած շրջակա միջավայրի պայմանները` ստվերը և բարձր ջերմաստիճանը, խթանում են ցողունի աճը, դրանք նաև նվազեցնում են բերքատվությունը:
Այս հետազոտության ընթացքում գիտնականները համեմատել են ստվերում աճող բույսերը և միաժամանակ տաք ջերմաստիճանները՝ պայմաններ, որոնք նման են տնկման բարձր խտություններին և կլիմայի փոփոխությանը: Գիտնականներն օգտագործել են Arabidopsis thaliana բույսի մոդելը, ինչպես նաև լոլիկը և ծխախոտի մերձավոր ազգականը, քանի որ նրանց հետաքրքրում էր, թե արդյոք բոլոր երեք բույսերի տեսակները հավասարապես ազդում են շրջակա միջավայրի այս պայմաններից:
Բոլոր երեք տեսակների մեջ հետազոտողների թիմը պարզել է, որ բույսերը չափազանց բարձր են դարձել, երբ նրանք միաժամանակ փորձել են խուսափել հարևան բույսերի կողմից ստեղծված ստվերից և ենթարկվել բարձր ջերմաստիճանի: Մոլեկուլային մակարդակում հետազոտողները պարզել են, որ PIF7 տրանսկրիպցիոն գործոնը՝ սպիտակուց, որն օգնում է միացնել և անջատել գեները, նպաստել է աճի խթանմանը: Նրանք նաև պարզել են, որ աճի հորմոնի՝ աուկսինի մակարդակն աճել է, երբ մշակաբույսերը գտել են հարևան բույսեր, որոնք նպաստում են աճին՝ ի պատասխան միաժամանակյա բարձր ջերմաստիճանի: Այս սիներգետիկ PIF7-auxin ուղին թույլ է տվել բույսերին արձագանքել իրենց միջավայրին և հարմարվել աճի լավագույն պայմանների որոնմանը:
Կապակցված տառադարձման գործոնը՝ PIF4-ը, նույնպես խթանեց ցողունի երկարացումը բարձր ջերմաստիճաններում: Այնուամենայնիվ, ստվերի և բարձր ջերմաստիճանի համադրությամբ այս գործոնն այլևս կարևոր դեր չէր խաղում:
«Մենք զարմացանք, երբ պարզեցինք, որ PIF4-ը կարևոր դեր չի խաղում, քանի որ նախորդ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել այս գործոնի կարևորությունը հարակից աճի իրավիճակներում», - ասում է հետազոտության առաջին հեղինակ Յոգև Բուրկոն, Սալկի ինստիտուտի գիտաշխատող և դոցենտ: Իսրայելի հրաբուխների ինստիտուտի գյուղատնտեսական հետազոտությունների կազմակերպություն: «Այն փաստը, որ PIF7-ը այս գործարանի աճի գերիշխող շարժիչ ուժն է, իսկական անակնկալ էր: Այս նոր գիտելիքների շնորհիվ մենք հուսով ենք, որ կկարգավորենք տարբեր մշակաբույսերի աճի արձագանքը՝ օգնելու նրանց հարմարվել կլիմայի փոփոխությանը»:
Հետազոտողները կարծում են, որ դեռևս պետք է հայտնաբերել մեկ այլ գործոն, որն ուժեղացնում է PIF7-ի և auxin-ի ազդեցությունը: Նրանք հույս ունեն բացահայտել այս անհայտ գործոնը ապագա հետազոտություններում: Berko-ի լաբորատորիան կուսումնասիրի նաև, թե ինչպես կարելի է այս ճանապարհը օպտիմալացնել մշակաբույսերի մեջ:
«Գլոբալ ջերմաստիճանը բարձրանում է, ուստի մեզ անհրաժեշտ են պարենային մշակաբույսեր, որոնք կարող են աճել այս նոր պայմաններում», - ասում է Չորին, Salk Plant Use Initiative-ի և Հովարդ Հ.-ի և Մարիամ Ռ. Նյումանի բույսերի կենսաբանության ամբիոնի ղեկավարը: «Մենք բացահայտել ենք այն հիմնական գործոնները, որոնք կարգավորում են բույսերի աճը բարձր ջերմաստիճանում, ինչը կօգնի մեզ ավելի արդյունավետ մշակաբույսեր աճեցնել՝ ապագա սերունդներին կերակրելու համար»: