مقاومت در برابر گرمایش زمین

دانشمندان UC Riverside رقابت را برای کنترل واکنش گیاهان به دما در سیاره ای که به سرعت در حال گرم شدن است، به طور قابل توجهی پیشرفت داده اند. کلید این پیشرفت، miRNA است، مولکولی که تقریباً 200000 برابر کوچکتر از عرض یک موی انسان است. با افزایش متوسط دما، گیاهان بلندتر می شوند تا از گرم شدن زمین جلوگیری کنند و هوای تازه تری دریافت کنند. یک مطالعه برجسته منتشر شده در مجله Nature Communications نشان می دهد که microRNA یا miRNA برای این رشد مورد نیاز است. این مطالعه همچنین مشخص می کند که کدام مولکول های miRNA - از بین بیش از 100 احتمال - مولکول های ضروری هستند. منگ چن، استاد گیاه شناسی UCR و یکی از نویسندگان این مطالعه، می گوید: ما دریافتیم که گیاهان بدون miRNA رشد نخواهند کرد، حتی اگر دما را افزایش دهیم، حتی در حضور هورمون های رشد افزوده. RNA یک اسید نوکلئیک است که در تمام سلول های زنده وجود دارد و نقش آن این است که به عنوان یک پیام رسان حامل دستورالعمل های DNA سلول برای ایجاد انواع پروتئین عمل کند. MicroRNA همچنین برای رشد سالم در سلول های بیولوژیکی ضروری است. این برای اتصال به یک هدف RNA خاص و جلوگیری از ایجاد آن چیزی که برای ساخت طراحی شده است ایجاد شده است. پروفسور گیاه شناسی UCR و یکی از نویسندگان مطالعه Xuemei Chen گفت: MiRNA از تولید RNA هدف خود با ایجاد شکاف در هدف خود یا با جلوگیری از ترجمه RNA هدف خود به پروتئین دیگر جلوگیری می کند. آزمایشگاه Xuemei Chen در UCR به کشف miRNA در گیاهان کمک کرد. آزمایشگاه منگ چن قبلاً اجزای دخیل در مراحل اولیه حساسیت به دمای گیاهان را شناسایی کرده بود. دو گروه از دانشمندان نیروهای خود را متحد کردند تا دریابند که آیا miRNA که در سایر اشکال حیات بسیار مهم است، در واکنش های دمایی گیاهان نیز نقش دارد یا خیر. برای این آزمایش، دانشمندان تنها به افزایش خفیف دما، از 21 تا 27 درجه سانتیگراد نگاه کردند. به عنوان مرجع، دمای اتاق به طور متوسط حدود 20 درجه سانتیگراد است. منگ چن گفت: ما به پاسخ های استرس توجه نکردیم. ما می خواستیم سنجش دما را بدون بالا بردن آن به سطحی که گیاهان را از بین ببرد، مطالعه کنیم. محققان گیاه آرابیدوپسیس، گیاه گلدار کوچک مربوط به خردل و کلم را مصرف کردند و اشکال جهش یافته با سطوح بسیار پایین miRNA را مورد مطالعه قرار دادند. بدون miRNA، آرابیدوپسیس جهش یافته نمی تواند با رشد آن طور که باید به تغییر دما پاسخ دهد. سپس یک آزمایش ژنتیکی انجام دادند. Xuemei Chen گفت: ما می پرسیم که آیا می توانیم جهش های دیگری را روی جهش یافته Arabidopsis ایجاد کنیم که در ساخت miRNA ها کمبود دارد و توانایی آن ها در حس دما را بازیابی کنیم. او گفت که آزمایش دوم، کاملا کار کرد و ژنی را نشان داد که مسئول بازیابی سطوح miRNA و همچنین توانایی های حسگر حرارتی گیاه است. سپس، تیم در جستجوی miRNA دقیق دخیل در پاسخ دما با چالش مواجه شد. آرابیدوپسیس 140 مولکول miRNA را تولید می کند. دانشمندان تصور می کردند که سطوح مولکول های مسئول با افزایش دما افزایش می یابد، اما اینطور نشد. تیم با یادآوری اینکه miRNA به مولکول های RNA هدف متصل می شود و آن ها را خاموش می کند، در عوض سطوح مولکول RNA هدف را بررسی کردند که در گیاه جهش یافته اصلی آرابیدوپسیس و در دومین گیاه جهش یافته که ایجاد کردند، متفاوت بود. Xuemei Chen گفت با نگاهی به این، متوجه شدیم که اهداف 14 miRNA تغییر یافته و در کنار اهداف، miRNA را نیز پیدا کردیم. پس از شناسایی مولکول های miRNA مناسب، تیم در نهایت تصویری جامع از پاسخ دما را گردآوری کرد. این شامل دو بخش اساسی است: مولکول هایی که دما را حس می کنند، و اکسین، هورمونی که اجازه می دهد تا با تقویت رشد گیاه به آنچه حس شده است پاسخ دهد. بین حسگر و پاسخ دهنده miRNA قرار دارد. بدون آن، گیاهان می توانند گرما را حس کنند اما نمی توانند با رشد به آن پاسخ دهند. منگ چن گفت: این دروازه بانی است که می تواند گیاهان را ببندد یا اجازه دهد تا با تغییرات دمای محیط مقابله کنند. این تیم طی آزمایشات خود دریافتند که miRNA برای پاسخ گیاهان به سایه منعکس شده از گیاهان همسایه نیز لازم است. منگ چن گفت: کشف ما نقطه ها را بین سه عنصر موجود در همه گیاهان که برای واکنش گیاهان به محیط آنها کلیدی هستند، مرتبط کرد. این شامل حسگرهایی است که تغییرات دما و نور را کنترل می کنند، هورمون هایی که رشد گیاه را هدایت می کنند و miRNA که رشد گیاه را کنترل می کند. محققان امیدوارند با تغییرات آب و هوایی، از یافته های آنها برای افزایش بازده محصولات استفاده شود. منگ چن گفت: پتانسیل این است که ما از این برای دستکاری واکنش گیاهان به شرایط دمایی و نوری محلی و کنترل رشد آنها در محیط های مختلف استفاده کنیم.