Испанските биолози са открили генна верига, свързваща гените за растеж на растенията и "био часовник", и са променили работата си в ДНК на относителното зеле, така че той започва да расте през целия ден и нощ, според статия, публикувана в списанието Current Biology.
„Установихме, че PRR протеините са отговорни не само за вътрешния часовник на растенията, но и за потискането на гените, свързани с растежа им. Сега знаем как биоритмите влияят на растежа на растенията, което е изключително важно от агрономическа гледна точка “, казва Гиомар Мартин от Центъра за селскостопанска геномия в Барселона, Испания.
Гените, които определят циркадните ритми на човешкото тяло, са идентифицирани още през 90-те години на миналия век. Подобни гени се намират в геномите на всички растения и животни. Тези раздели на ДНК контролират много процеси - времето на сън и будност, отварянето на цветя, търсенето на храна и други периодични явления в живота на живите същества.
Учените отдавна се опитват да намерят ДНК региони, които да свързват биоритмите и гените за растеж в геномите на представители на флората, тъй като тяхното откриване ще създаде „вечно растящи“сортове земеделски култури и ще реши проблема с глада. Мартин и неговите колеги направиха първата стъпка към решаването на този проблем, като създадоха първия „сорт“на Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), див роднина на зеле, със сходни модификации на ДНК.
Арабидопсисът, както и много други растения, расте в дължина главно в предходните часове, когато нивото на влага в почвата и във въздуха е оптимално за растеж и почти не се променя през деня и през първата половина на нощта. Растежът му се "организира" от PIF гена и протеина, чиито молекули се разлагат под въздействието на светлината и се натрупват в растителните клетки през нощта. Учените се чудят от няколко години защо PIF кара стъблото на Arabidopsis да расте само в предишните часове, въпреки факта, че концентрацията му става висока веднага след залез.
Преди две години, отбелязва Мартин, колегите му в центъра разкриха необичайна връзка между концентрацията на PIF и друг протеин, молекулата PRR1, един от многото компоненти на био часовника на растението. Когато делът на PRR1 в растителните клетки беше максимално висок, „сигналът за растеж“почти напълно липсваше в тях и обратно - когато PIF молекулите присъстваха в клетките, активността на „био часовника“беше максимално намалена.
Използвайки откритията на колеги, Мартин и неговият екип се опитаха да разберат кои генни вериги се контролират както от PIF, така и от PRR1 и се опитаха да ги намерят, като наблюдават промените в нивото на активност на различни гени в различни периоди от деня.
Както се оказа, само един ген, CDF5, е отговорен за растежа на стъблото на Arabidopsis, чиято работа стимулира PIF и потиска PRR1 и редица други протеини и гени, свързани с функционирането на растителните биоритми. Когато учените промениха структурата на CDF5, арабидопсисът започна да расте през целия ден, поради което дължината на стъблото на такова ГМО растение беше приблизително 1,5-2 пъти по-дълга от тази на неговите диви роднини.
Промоционално видео:
Генетиците предполагат, че био часовникът контролира работата на други гени по подобен начин, които са отговорни за растежа на стъблата, корените, плодовете и цветята. Промяната им ще увеличи добивите на културите и ще направи флората по-привлекателен източник на биомаса за производство на горива и химикали.