A spanyol biológusok felfedezték a növénynövekedési géneket és a „bioclockot” összekötő génláncot, és úgy módosították a munkát a káposzta rokonának DNS-jében, hogy egész nap és éjjel növekedni kezdjen - nyilatkozta egy cikk, amelyet a Current Biology folyóiratban publikáltak.
Megállapítottuk, hogy a PRR fehérjék nemcsak a növények belső órájáért felelősek, hanem a növekedésükhöz kapcsolódó gének elnyomásáért is. Most már tudjuk, hogy a bioritmusok hogyan befolyásolják a növények növekedését, ami agronómiai szempontból rendkívül fontos”- mondta Guiomar Martín a spanyol barcelonai barcelonai mezőgazdasági genomikai központból.
Az emberi test cirkadián ritmusát meghatározó géneket a múlt század 90-es éveiben fedezték fel. Hasonló gének megtalálhatók valamennyi növény és állat genomjában. Ezek a DNS-régiók számos folyamatot irányítanak - az alvás és az ébrenlét idejét, a virágok megnyitását, az ételek keresését és az élőlények életének más időszakos jelenségeit.
A tudósok hosszú ideje próbáltak olyan DNS-régiókat találni, amelyek összekapcsolják a bioritmusokat és a növekedési géneket a növényvilág képviselőinek genomjában, mivel felfedezésük „örökké növekvő” mezőgazdasági növényfajtákat hoz létre és megoldja az éhség problémáját. Martin és munkatársai megtették az első lépést e probléma megoldása felé azáltal, hogy létrehozták az Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), a káposzta vad rokonának első „változatát”, hasonló DNS-módosítással.
Az Arabidopsis, akárcsak sok más növény, hosszában növekszik elsősorban a kora órákban, amikor a talajban és a levegőben a nedvességszint optimális a növekedéshez, és napközben és az éjszaka első felében szinte nem változik. Növekedését "irányítja" a PIF-gén és a protein, amelynek molekulái fény hatására lebomlanak, és éjszaka felhalmozódnak a növényi sejtekben. A tudósok évek óta kíváncsi, hogy a PIF miért teszi az Arabidopsis szárát csak a kora órákban növekvőké, annak ellenére, hogy koncentrációja közvetlenül a naplemente után magasra emelkedik.
Két évvel ezelőtt, Martin megjegyzi, a központban lévő kollégái szokatlan kapcsolatot fedeztek fel a PIF és egy másik fehérje, a PRR1 molekula, a növényi bioclock sok komponensének koncentrációja között. Amikor a növényi sejtekben a PRR1 aránya a lehető legmagasabb, akkor a „növekedési jel” szinte teljesen hiányzott bennük, és fordítva - amikor a PIF-molekulák jelen voltak a sejtekben, a „bioclock” aktivitása maximálisan csökkent.
Kollégáink eredményeivel felhasználva Martin és csapata megpróbálta kitalálni, mely génláncokat egyaránt irányítja a PIF és a PRR1, és megpróbálta megtalálni őket, megfigyelve a különböző gének aktivitási szintjének változásait a nap különböző napszakaiban.
Mint kiderült, csak egy gén, a CDF5 felelős az Arabidopsis-szár növekedéséért, amelynek munkája stimulálja a PIF-et, elnyomja a PRR1-et és számos más fehérjét és gént, amelyek a növényi bioritmusok működésével kapcsolatosak. Amikor a tudósok megváltoztatták a CDF5 szerkezetét, az Arabidopsis a nap folyamán növekedett, amelynek eredményeként egy ilyen GMO növény szárának hossza körülbelül 1,5–2-szer hosszabb volt, mint vadon élő rokonaié.
Promóciós videó:
A genetikusok azt sugallják, hogy a bioclock hasonló módon szabályozza más gének munkáját is, amelyek felelősek a szár, gyökér, gyümölcs és virág növekedéséért. Ezek módosítása növeli a terméshozamot, és a növényvilág vonzóbb biomassza-forrássá válik az üzemanyag- és vegyipari termeléshez.