Seed Keimung hänkt vu Liicht a ville Planzen of. Awer net ëmmer: Aethionema arabicum, eng Planz ugepasst un usprochsvollen Ëmweltbedéngungen, mécht seng eege Manéier. Hei spillen d'Phytochromen, d'Rezeptoren fir rout a wäit rout Liicht, eng onerwaart Roll bei der Keimung vun de Somen an Zäiten dëse Prozess op déi optimal Saison.
Dës Conclusiounen, elo publizéiert an Planzeschiwwel, sinn en iwwerzeegend Beispill vun der evolutiver Neiverdranung vu Signalmoduler, déi Planzen hëllefen, hir Liewensraim unzepassen. D'Etude gouf vu Fuerscher am Gregor Mendel Institut fir Molekulare Planzenbiologie (GMI) vun der Éisträichescher Akademie vun de Wëssenschaften gefouert.
Wärend e puer Planzen Some erfuerdert Liicht fir ze germinéieren, aner Somen sinn onempfindlech fir oder souguer duerch Liicht hemmt. Déi meescht Abléck an d'Roll vum Liicht während Som Keimung staamt aus Studien mat dem Modellorganismus Arabidopsis thaliana, wou Liicht erfuerderlech ass fir Keimung ze initiéieren.
Am Géigesaz ass d'Liicht e staarken Inhibitor vun der Keimung an anere Planzen, awer d'molekulare Basis vun dësem Effekt ass gréisstendeels onbekannt bliwwen. Eng Team vu Fuerscher, gefouert vum Dr Zsuzsanna Mérai am Gregor Mendel Institut (GMI), huet elo d'Planz Aethionema arabicum (Brassicaceae) benotzt fir de molekulare Mechanismus vu Liichtgehënnert z'ënnersichen. Som germination.
Aethionema arabicum staamt aus oppenen an dréchene Liewensraim, wou d'Some Keimung op der Uewerfläch während helle, laangen a waarme Deeg d'Chancen fir d'Iwwerliewe vu Keimlinger ze reduzéieren. Liicht Hemmung vun der Keimung gëtt als Eegenschaft interpretéiert fir Keimung op méi kühler Joreszäiten ze beschränken oder op Somen ënnerierdesch.
An hirer Studie hunn Mérai an hir Kollegen bewisen datt Phytochromen, d'Liichtrezeptoren fir rout a wäit rout Wellelängten, eng duebel Roll an der Äntwert op d'Liicht am Aethionema spillen; si kënnen d'Keimung stimuléieren, awer och hemmen. Duerch d'Miessung vun der Liichtintensitéit an Dauer duerch Phytochromen, kréien d'Somen Informatiounen iwwer d'Dageslängt an doduerch iwwer d'Saison.
Eng zypriotesch Variant hëlleft d'Liichthemmung ze verstoen
Mérai an hir Kollegen benotzen Somen vun enger Aethionema Variant aus Zypern (CYP), déi net germinéiere bei der Belaaschtung vu wäissem Liicht. A sengem natierlecht Liewensraum, d'CYP Variant germinéiert nëmmen am fréie Fréijoer, wann d'Deeg relativ kuerz sinn, an d'Temperaturen cool sinn. Dëst erlaabt d'Planz hir Liewenszyklus virun der dréchener Summersaison ofzeschléissen.
De Mérai huet probéiert de Mechanismus vun der Liichthemmung am Aethionema CYP z'ënnersichen andeems se eng Sammlung vu mutageniséierte Somen erstallt hunn, déi se op Mutanten gescannt hunn, déi och a wäissem Liicht germinéiere kënnen, am Géigesaz zu der ursprénglecher Linn. Elo hunn d'Fuerscher ee Mutant bei der molekulare Niveau.
Si hunn et "koy-1" genannt, nom Koyash, de Gott vun der Sonn an der türkescher Mythologie. Si hunn bewisen datt seng Mutatioun den HEME OXYGENASE 1 beaflosst, e Schlësselgen, dee fir d'Biosynthese vu Chromophoren erfuerderlech ass, d'Liichterkennungsmoleküle vu Phytochromen. Dës Mutatioun limitéiert d'Quantitéit vum Chromophorprotein an ass verantwortlech fir déi verännert Liichtreaktiounsfäegkeet vu koy-1.
Déi duebel Roll vu Phytochromen erméiglecht d'Ëmweltadaptatioun
De koy-1 Mutant huet de Mérai an hire Kollegen erlaabt weider mechanesch Detailer z'entdecken. "Duerch d'Liichtintensitéit, d'Wellenlängt an d'Dauer variéiere konnte mir komplex Liichtreaktiounsmuster, déi mat Phytochromen am Aethionema verbonne sinn, dissektéieren," seet Mérai. bei Aethionema Som Keimung."
Hir Experimenter hunn bewisen datt héich Liichtintensitéit an Dauer d'Keimung staark hemmt, wärend kuerz Belaaschtung d'Keimung favoriséiert. Dës zwou entgéintgesate Reaktiounen op d'Liicht entstinn aus verschiddene Verhältnisser tëscht zwee Schlësselhormonen: d'Keim-inhibitoresch Abszisinsäure (ABA) versus d'Keim-induzéiert Gibberellinsäure (GA).
"Mir woussten scho datt d'Liichtbelaaschtung an der Arabidopsis zu héijen GA an nidderegen ABA Niveauen resultéiert. Elo wësse mir och datt Aethionema CYP ähnlech ënner ganz limitéierter Liicht reagéiert. Wéi och ëmmer, mat der Erhéijung vun der Bestrahlung, ginn d'Hormonniveauen wuertwiertlech op d'Kopp, wat zu Keimungshemmung resultéiert", seet Mérai. "Déi entgéintgesate Reaktiounen op d'Liichtintensitéit an d'Dauer hunn eng genetesch Basis a sinn eng Adaptatioun un d'natierlech Ëmfeld vun de Planzen, wat Aethionema CYP erlaabt am fréie Fréijoer ze germinéieren, awer net méi spéit."
Evolutioun Wierker mat rewiring Moduler
Andeems se erausfonnt hunn datt déiselwecht molekulare Spiller diametral entgéintgesate Effekter kënne vermëttelen, dokumentéiert d'Team wéi d'Evolutioun existéierend Moduler "rewired" huet fir adequat op Ëmweltbedéngungen ze reagéieren. Mat sou kombinatoreschen Variatiounen, dokumentéiert a multiple Organismen, kann d'Evolutioun "séier" Ännerungen erreechen ouni datt nei Spiller vun Null entwéckelen.
"Eis Erkenntnisser maachen de Wee fir e bessert Verständnis vu molekulare Prozesser an der Natur an der Biodiversitéit duerch d'Studie vun net-Modell Organismen an net-Ernteplanzen. D'wëssenschaftlech Wëssen, déi aus Arabidopsis gewonnen gëtt, ass essentiell, awer net ëmmer representativ fir all Planzen. Hei beweise mir datt mir souguer komplett entgéintgesate molekulare Mechanismen an der Natur kënnen entdecken", schléisst de Mérai, deem seng Aarbecht Aethionema als neie Modell fir d'Effekter vum Liicht op Somen studéiert. germination.