قطعه گمشده ساعت گیاهی پیدا شد

زیست شناسان دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو پروتئینی کلیدی را شناسایی کرده اند که اجزای صبح و عصر ساعت بیولوژیکی روزانه گیاهان را به هم مرتبط می کند.

کشف آنها که در شماره 13 مارس مجله Science به تفصیل شرح داده شد، معمای دیرینه ای را در مورد مکانیسم های بیوشیمیایی اساسی که ساعت های گیاهی را کنترل می کنند و می تواند راه جدیدی برای افزایش رشد و عملکرد محصولات کشاورزی ارائه دهد، حل می کند..

این یافته اولین نتیجه یک تلاش بزرگتر برای جمع آوری یک کتابخانه کامل از تمام پروتئین ها به نام فاکتورهای رونویسی است که ژن ها را تنظیم می کند، در Arabidopsis، گیاهی که اغلب به عنوان مدل ژنتیکی استفاده می شود.

دانشمندان قبلاً دو حلقه بازخورد اولیه را در ساعت روزانه گیاه شناسایی کرده بودند - یکی که شروع نور را در صبح تشخیص می دهد و دیگری که زمان محو شدن نور را در عصر ردیابی می کند.

استیو کی، رئیس بخش علوم زیستی در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو که تیم تحقیقاتی اوست، گفت: «بهترین راه برای ساخت یک ساعت قوی، اتصال حلقه‌ها به‌گونه‌ای است که هر دو آن اطلاعات را به یکدیگر منتقل کنند. کشف را انجام داد. "اکنون پروتئینی که ما آن را CHE می نامیم این پیوند را فراهم کرده است."

پیدا کردن CHE که برای اولین بار تقریباً یک دهه پیش پیش‌بینی شد، دشوار است. سیستم های پشتیبان متعدد برای بسیاری از عملکردهای مهم در گیاهان، از جمله زمان سنجی، تلاش ها برای شناسایی عملکرد یک مولکول یا ژن منفرد را ناکام می کند.

Jose Pruneda-Paz، یکی از همکاران فوق دکترا در UC San Diego و اولین نویسنده این مطالعه، گفت: «در گیاهان تعداد زیادی افزونگی وجود دارد - پروتئین هایی که کارهای مشابهی انجام می دهند."در ساعت، علاوه بر افزونگی‌ها، شما حلقه‌های بازخوردی دارید که به هم مرتبط هستند. بنابراین ایجاد اختلال در سیستم دشوار است."

اگر سیستم بتواند از دست دادن پروتئین را جبران کند، اختلال در عملکرد آن آشکار نخواهد شد، بنابراین تیم رویکرد متفاوتی را در پیش گرفت. آنها از طریق پروتئین هایی با قابلیت اتصال به DNA، و در نتیجه تنظیم ژن ها، دسته بندی کردند و نامزدهایی را انتخاب کردند که احتمالاً بخشی از یک ساعت هستند: آنهایی که بین فراوان و کمیاب چرخش می کنند.

از آن پروتئین های حلقوی، فقط CHE به طور خاص به بخشی از DNA گیاه که یک جزء حیاتی از حلقه صبحگاهی را کنترل می کند، چسبیده است. آزمایش‌های بیشتر نشان داد که CHE همچنین به یک پروتئین حلقه شب متصل می‌شود که حلقه گمشده را فراهم می‌کند.

سی. رابرتسون مک‌کلانگ، استاد زیست‌شناسی در کالج دارتموث، در تفسیری بر این مقاله نوشت: Pruneda-Paz و همکارانش "یک معمای بزرگ را در درک ما از ساعت گیاهی حل کردند." همان مسئله علم.

شواهد به طور فزاینده ای به ساعت به عنوان یک جزء حیاتی در رشد عملکردها و زمان گلدهی اشاره می کنند. مقاله‌ای که اخیراً توسط گروهی در دانشگاه تگزاس، آستین در نیچر منتشر شده است، گزارش می‌دهد که ساعت تغییر یافته به قدرت هیبریدی کمک می‌کند و نشان می‌دهد که هدف قرار دادن ژن‌های ساعت ممکن است راهی برای بهبود رشد محصولات باشد. کی گفت: «این راهی برای ایجاد طراحی منطقی برای افزایش بازده در مزرعه خواهد بود.

او گفت که Kay انتظار دارد کاتالوگ رو به رشد فاکتورهای رونویسی تا پایان سال با بیش از 2000 ورودی تکمیل شود. "این یک منبع مهم برای جامعه علوم گیاهی است که در اینجا در UC San Diego توسعه یافته است."

کمک های مالی از سوی مؤسسات ملی بهداشت از تحقیقات تیم او حمایت کرد.