Spanske biologer har opdaget en genkæde, der forbinder plantevækstgener og "bioklokke", og ændret sit arbejde i kålrelatens DNA, så det begyndte at vokse hele dagen og natten, ifølge en artikel offentliggjort i tidsskriftet Current Biology.
”Vi fandt, at PRR-proteiner ikke kun er ansvarlige for det indre ur af planter, men også for undertrykkelse af gener forbundet med deres vækst. Nu ved vi, hvordan biorytmer påvirker plantevækst, hvilket er ekstremt vigtigt set fra et agronomisk synspunkt,”siger Guiomar Martín fra Center for Agricultural Genomics i Barcelona, Spanien.
Generene, der bestemmer de døgnrytmer, som den menneskelige krop har, blev identificeret tilbage i 90'erne af forrige århundrede. Lignende gener findes i genomerne fra alle planter og dyr. Disse sektioner af DNA kontrollerer mange processer - tidspunktet for søvn og vågenhed, åbning af blomster, søgen efter mad og andre periodiske fænomener i levende væseners liv.
Forskere har i lang tid forsøgt at finde DNA-regioner, der forbinder biorytmer og vækstgener i genomerne hos flora-repræsentanter, da deres opdagelse vil skabe "voksende" sorter af landbrugsafgrøder og løse sultproblemet. Martin og hans kolleger tog det første skridt i retning af at løse dette problem ved at skabe den første "sort" af Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), en vild slægtning af kål, med lignende DNA-modifikationer.
Arabidopsis vokser som mange andre planter i længde hovedsageligt i de foregående timer, når fugtighedsniveauet i jorden og i luften er optimalt til vækst og næsten ikke ændrer sig i løbet af dagen og i den første halvdel af natten. Dens vækst "orkestreres" af PIF-genet og proteinet, hvis molekyler forfalder under påvirkning af lys og ophobes i planteceller i løbet af natten. Forskere har i mange år spekuleret over, hvorfor PIF får stammen af Arabidopsis til at vokse kun i de forudgående timer, til trods for at dens koncentration bliver høj umiddelbart efter solnedgang.
For to år siden afslørede Martin, at hans kolleger i centret afslørede en usædvanlig forbindelse mellem koncentrationen af PIF og et andet protein, PRR1-molekylet, en af de mange komponenter i plantebioklokken. Når andelen af PRR1 i planteceller var så høj som muligt, var "vækstsignalet" næsten fuldstændig fraværende i dem, og vice versa - når PIF-molekyler var til stede i cellerne, blev aktiviteten af "bioklokken" maksimalt reduceret.
Ved hjælp af kollegernes fund forsøgte Martin og hans team at finde ud af, hvilke genkæder der styres af både PIF og PRR1, og forsøgte at finde dem ved at observere ændringer i aktivitetsniveauet for forskellige gener på forskellige tidspunkter af dagen.
Det viste sig, at kun et gen, CDF5, er ansvarlig for væksten af Arabidopsis-stammen, hvis arbejde stimulerer PIF og undertrykker PRR1 og en række andre proteiner og gener, der er forbundet med funktionen af plantebiorhytmer. Da forskere ændrede strukturen på CDF5, begyndte Arabidopsis at vokse hele dagen, på grund af hvilken stammen af en sådan GMO-plante var ca. 1,5-2 gange længere end dens vilde slægtninge.
Salgsfremmende video:
Genetikere antyder, at bioklokke styrer arbejdet med andre gener på en lignende måde, der er ansvarlige for væksten af stængler, rødder, frugter og blomster. Ændring af dem vil øge afgrøderne og gøre flora til en mere attraktiv kilde til biomasse til brændstof og kemisk produktion.
