یک دماسنج داخلی

محققان دریافتند یک دماسنج داخلی به دانه ها ندا می دهد که چه زمانی جوانه بزنند.

جوانه زنی مرحله بسیار مهمی در زندگی گیاه است، زیرا مرحله بذر را در برابر محدودیت های مختلف محیطی (شرایط آب و هوایی، عدم وجود عناصر غذایی و غیره) مقاوم می کند تا به نهالی تبدیل شود که بسیار آسیب پذیرتر است. بقای گیاه جوان به زمان این انتقال بستگی دارد. بنابراین ضروری است که این مرحله به خوبی کنترل شود.دانه های تازه تشکیل شده خوابیده اند. آنها قادر به جوانه زدن نیستند. پس از چند روز (یا حتی ماه ها، بسته به گونه)، بذرها بیدار می شوند و توانایی جوانه زدن را در طول فصل مساعد برای رشد نهال و تولید بذر جدید به دست می آورند. با این حال، دانه های غیر خفته هنوز هم می توانند سرنوشت خود را تعیین کنند. به عنوان مثال، یک بذر غیر خفته که به طور ناگهانی در معرض دمای بیش از حد بالا (بیشتر از 28 درجه سانتیگراد) قرار می گیرد، می تواند جوانه زنی را مسدود کند. این مکانیسم سرکوب توسط دما (مهار حرارتی) اجازه تنظیم بسیار خوب را می دهد. تغییر تنها 1 تا 2 درجه سانتیگراد می تواند جوانه زنی یک جمعیت بذر را به تاخیر بیندازد و در نتیجه شانس بقای نهال های آینده را افزایش دهد.

یک پروتئین کلیدی: فیتوکروم B

گروه Luis Lopez-Molina، استاد گروه علوم گیاهی دانشکده علوم UNIGE، علاقه مند به کنترل جوانه زنی در Arabidopsis thaliana،( گونه ای گیاهی متعلق به خانواده Brassicaceae است که به عنوان الگو در بسیاری از تحقیقات استفاده می شود) از این گیاه در تحقیقات خود استفاده کرد. در این پروژه ها. برای درک مکانیسم های تشخیصی که به دانه ها اجازه می دهد بازدارندگی حرارتی را تحریک کنند، دانشمندان مسیر پدیده هایی را که قبلاً توضیح داده شده و کاملاً مشابه در گیاهان جوان (یعنی در مرحله پیشرفته تر رشد) هستند را بررسی کردند.

در واقع، نهال ها تغییرات دما را نیز درک می کنند، جایی که افزایش جزئی دما باعث رشد ساقه می شود. این انطباق شبیه به چیزی است که وقتی گیاهی خود را در سایه دیگری می بیند مشاهده می شود: برای فرار از سایه طولانی تر می شود تا خود را در معرض نور خورشید قرار دهد، که برای فتوسنتز مطلوب تر است. این تغییرات توسط پروتئین حساس به نور و دما، فیتوکروم B، که معمولاً به عنوان یک ترمز برای رشد گیاه عمل می کند، شناسایی می شود. افزایش 1 تا 2 درجه سانتی گراد باعث غیرفعال شدن فیتوکروم B می شود که باعث می شود در جلوگیری از رشد موثر نباشد.

در واقع مشحص شد، نهال ها تغییرات دما را نیز درک می کنند، جایی که افزایش جزئی دما باعث رشد ساقه می شود. این انطباق شبیه به چیزی است که وقتی گیاهی خود را در سایه دیگری می بیند مشاهده می شود: برای فرار از سایه طولانی تر می شود تا خود را در معرض نور خورشید قرار دهد، که برای فتوسنتز مطلوب تر است. این تغییرات توسط پروتئین حساس به نور و دما، فیتوکروم B، که معمولاً به عنوان یک ترمز برای رشد گیاه عمل می کند، شناسایی می شود. افزایش 1 تا 2 درجه سانتی گراد باعث غیرفعال شدن فیتوکروم B می شود که باعث می شود در جلوگیری از رشد موثر نباشد.

یک دماسنج داخلی

برای درک اینکه آیا فیتوکروم B نیز در مهار حرارتی در طول جوانه زنی نقش دارد، نویسندگان دانه ها را جدا کردند تا دو بافت داخل بذر را جدا کنند: جنین (که گیاه جوان را تولید می کند) و آندوسپرم (بافت مغذی که جوانه زنی را نیز کنترل می کند).در دانه آرابیدوپسیس بر خلاف جنین هایی که در تماس با آندوسپرم رشد می کنند، محققان دریافتند که جنین هایی که از آندوسپرم خود محروم شده اند قادر به توقف رشد خود در دمای بسیار بالا نیستند که منجر به مرگ آنها می شود.

اورزولا پیسکورویچ، محقق دپارتمان علوم گیاهی دانشکده علوم و UNIGE توضیح می دهد: ما دریافتیم که مهار حرارتی در آرابیدوپسیس به طور مستقل توسط جنین کنترل نمی شود، بلکه توسط آندوسپرم اجرا می شود و عملکرد ضروری جدیدی را برای این بافت نشان می دهد. به عبارت دیگر، در غیاب آندوسپرم، جنین درون دانه متوجه نمی شود که دما خیلی بالاست و شروع به جوانه زدن می کند که کشنده خواهد بود.

بهینه سازی جوانه زنی محصولات زراعی

مهار حرارتی جوانه زنی نمونه جدیدی از تأثیر تغییرات آب و هوایی بر برخی پدیده های چرخه ای در زندگی گیاهی (جوانه زنی، گلدهی و غیره) است. لوئیس لوپز-مولینا T بیان می کند: انتظار می رود این ویژگی بر توزیع گونه ها و کشاورزی گیاهان تأثیر بگذارد و این تأثیر با افزایش دما در سراسر جهان بیشتر خواهد بود.

درک بهتر این که چگونه نور و دما باعث تحریک یا به تاخیر انداختن جوانه زنی بذر می شود می تواند به بهینه سازی رشد گیاهان در معرض طیف گسترده ای از شرایط آب و هوایی کمک کند.