बीउ अंकुरण धेरै बिरुवाहरु मा प्रकाश मा निर्भर गर्दछ। तर सधैं होइन: Aethionema arabicum, चुनौतीपूर्ण वातावरणीय परिस्थितिहरूमा अनुकूलित बिरुवा, यो आफ्नै तरिकाले गर्छ। यहाँ, फाइटोक्रोमहरू, रातो र टाढा-रातो बत्तीका लागि रिसेप्टरहरू, बीउ अंकुरणमा अप्रत्याशित भूमिका खेल्छन् र यो प्रक्रियालाई इष्टतम मौसममा समय दिन्छ।
यी निष्कर्षहरू, अब प्रकाशित संयंत्र फिजियोलजी, बिरुवाहरूलाई तिनीहरूको बासस्थानमा अनुकूलन गर्न मद्दत गर्ने सिग्नलिङ मोड्युलहरूको विकासवादी पुनरुत्थानको एक आकर्षक उदाहरण हो। यो अध्ययन अस्ट्रियन एकेडेमी अफ साइन्सेसको ग्रेगर मेन्डेल इन्स्टिच्युट अफ मोलेक्युलर प्लान्ट बायोलोजी (जीएमआई)का अन्वेषकहरूले गरेका थिए।
जबकि केहि बिरुवा बीउ अंकुराउनको लागि प्रकाश चाहिन्छ, अन्य बीउहरू असंवेदनशील हुन्छन् वा प्रकाश द्वारा पनि निषेधित हुन्छन्। समयमा प्रकाश को भूमिका मा धेरै अन्तर्दृष्टि बीज अंकुरण Arabidopsis thaliana को मोडेल जीव प्रयोग गरेर अध्ययनबाट उत्पन्न हुन्छ, जहाँ अंकुरण सुरु गर्न प्रकाश आवश्यक हुन्छ।
यसको विपरित, प्रकाश अन्य बिरुवाहरूमा अंकुरणको बलियो अवरोधक हो, तर यस प्रभावको आणविक आधार धेरै हदसम्म अज्ञात रहेको छ। ग्रेगर मेन्डेल इन्स्टिच्युट (GMI) मा डा. Zsuzsanna Mérai को नेतृत्वमा अन्वेषकहरूको टोलीले अब एथिओनेमा अरेबिकम (Brassicaceae) बिरुवाको प्रयोग गरी प्रकाश-अवरोधित आणविक संयन्त्रको अनुसन्धान गर्न बीउ अंकुरण।
Aethionema arabicum खुला र सुख्खा बासस्थानबाट उत्पन्न हुन्छ जहाँ उज्यालो, लामो र तातो दिनहरूमा सतहमा बीउ अंकुरणले बिरुवा बाँच्ने सम्भावना कम गर्छ। अंकुरणको हल्का अवरोधलाई चिसो मौसममा वा भूमिगत रहेको बीउहरूमा अंकुरणलाई प्रतिबन्धित गर्ने विशेषताको रूपमा व्याख्या गरिन्छ।
आफ्नो अध्ययनमा, मेरी र उनका सहकर्मीहरूले प्रदर्शन गरे कि फाइटोक्रोमहरू, रातो र टाढा-रातो तरंगदैर्ध्यका लागि प्रकाश रिसेप्टरहरूले एथियोनेमामा प्रकाशको प्रतिक्रियामा दोहोरो भूमिका खेल्छन्; तिनीहरू उत्तेजित गर्न सक्छन् तर अंकुरणलाई पनि रोक्न सक्छन्। मापन गरेर प्रकाश गहनता र फाइटोक्रोम मार्फत अवधि, बीउहरूले दिनको लम्बाइ र त्यस अनुसार मौसमको बारेमा जानकारी प्राप्त गर्दछ।
साइप्रियट संस्करणले प्रकाश अवरोध बुझ्न मद्दत गर्दछ
मेराई र उनका सहकर्मीहरूले साइप्रस (CYP) बाट उत्पत्ति भएको एथियोनेमा भेरियन्टको बीउ प्रयोग गर्छन् जुन सेतो प्रकाशमा पर्दा अंकुरण हुँदैन। यसमा प्राकृतिक वासस्थान, CYP भेरियन्ट वसन्तको प्रारम्भमा मात्र अंकुरित हुन्छ जब दिनहरू तुलनात्मक रूपमा छोटो हुन्छन्, र तापक्रम चिसो हुन्छ। यसले बिरुवालाई सुख्खा गर्मी मौसम अघि आफ्नो जीवन चक्र पूरा गर्न अनुमति दिन्छ।
Mérai ले Aethionema CYP मा प्रकाश अवरोधको संयन्त्रको खोजी गर्न खोजे जुन उत्परिवर्तित बीउहरूको सङ्कलन सिर्जना गरेर तिनीहरूले उत्परिवर्तीहरूका लागि जाँच गरे जुन सेतो प्रकाशमा पनि अंकुरण हुन सक्छ, मूल रेखाको विपरीत। अब, अन्वेषकहरूले मा एक उत्परिवर्ती विशेषता आणविक स्तर.
टर्किक पौराणिक कथामा सूर्यको देवता कोयाशको नाममा तिनीहरूले यसलाई "कोय-१" भनिन्। तिनीहरूले प्रदर्शन गरे कि यसको उत्परिवर्तनले HEME OXYGENASE 1 लाई असर गर्यो, क्रोमोफोरसको जैव संश्लेषणको लागि आवश्यक एक प्रमुख जीन, फाइटोक्रोमको प्रकाश पत्ता लगाउने अणुहरू। यो उत्परिवर्तनले क्रोमोफोर प्रोटीनको मात्रालाई सीमित गर्दछ र koy-1 को परिवर्तन गरिएको प्रकाश प्रतिक्रियाको लागि जिम्मेवार छ।
फाइटोक्रोमको दोहोरो भूमिकाले वातावरणीय अनुकूलनलाई सक्षम बनाउँछ
को-१ उत्परिवर्तीले मेराइ र उनका सहकर्मीहरूलाई थप मेकानिस्टिक विवरणहरू खोल्न अनुमति दियो। "विभिन्न प्रकाशको तीव्रता, तरंगदैर्ध्य र अवधिद्वारा, हामीले एथिओनेमामा फाइटोक्रोमसँग जोडिएको जटिल प्रकाश प्रतिक्रिया ढाँचाहरू विच्छेदन गर्न सक्षम भयौं," मेराइ भन्छन्। Aethionema बीज अंकुरण मा।"
तिनीहरूको प्रयोगहरूले देखाएको छ कि उच्च प्रकाश तीव्रता र अवधिले अंकुरणलाई कडा रूपमा रोक्छ, जबकि छोटो एक्सपोजरले अंकुरणलाई समर्थन गर्दछ। प्रकाशको यी दुई विपरीत प्रतिक्रियाहरू दुई मुख्य हार्मोनहरू बीचको भिन्न अनुपातबाट उत्पन्न हुन्छन्: अंकुरण-निरोधक एब्सिसिक एसिड (एबीए) बनाम अंकुरण-इन्ड्युसिंग गिबेरेलिक एसिड (GA)।
"हामीलाई पहिले नै थाहा थियो कि Arabidopsis मा प्रकाश एक्सपोजर उच्च GA र कम ABA स्तर मा परिणाम दिन्छ। अब, हामी यो पनि जान्दछौं कि Aethionema CYP ले धेरै सीमित प्रकाशमा उस्तै प्रतिक्रिया दिन्छ। यद्यपि, बढ्दो विकिरण संग, हर्मोनको स्तर शाब्दिक रूपमा उल्टो हुन्छ, फलस्वरूप अंकुरण अवरोध हुन्छ, "मेराई भन्छन्। "प्रकाशको तीव्रता र अवधिको विपरीत प्रतिक्रियाहरूको आनुवंशिक आधार हुन्छ र यो बिरुवाको प्राकृतिक वातावरणमा अनुकूलन हुन्छ, जसले Aethionema CYP लाई प्रारम्भिक वसन्तमा अंकुराउन अनुमति दिन्छ, तर पछि होइन।"
Evolution rewiring मोड्युलहरूसँग काम गर्दछ
एउटै आणविक खेलाडीहरूले द्विमितीय रूपमा विपरित प्रभावहरू मध्यस्थता गर्न सक्छन् भन्ने कुरा पत्ता लगाएर, टोलीले वातावरणीय आवश्यकताहरूलाई पर्याप्त रूपमा प्रतिक्रिया दिनको लागि कसरी विकासले अवस्थित मोड्युलहरूलाई "पुनःवार्ड" गरेको हुन सक्छ भनेर दस्तावेज गर्दछ। यस्ता संयोजनात्मक भिन्नताहरूका साथ, धेरै जीवहरूमा अभिलेखित, विकासले नयाँ खेलाडीहरूलाई स्क्र्याचबाट विकसित गर्न आवश्यक बिना "छिटो" परिवर्तनहरू प्राप्त गर्न सक्छ।
"हाम्रो खोजहरूले गैर-नमूना जीवहरू र गैर-फसल बिरुवाहरू अध्ययन गरेर प्रकृति र जैविक विविधतामा आणविक प्रक्रियाहरूको राम्रो बुझाइको लागि मार्ग प्रशस्त गर्दछ। Arabidopsis बाट प्राप्त वैज्ञानिक ज्ञान आवश्यक छ, तर सधैं सबै बिरुवाहरु को प्रतिनिधि होइन। यहाँ, हामीले प्रकृतिमा पूर्णतया विपरीत आणविक संयन्त्रहरू पनि पत्ता लगाउन सक्छौं भनेर देखाउँछौं, "मेराईले निष्कर्ष निकाल्छ, जसको कामले बीउमा प्रकाशको प्रभावहरू अध्ययन गर्न एथियोनेमालाई नयाँ मोडेलको रूपमा स्थापित गर्दछ। अंकुरण.