Shkencëtarët më në fund mësojnë se çfarë i bën bimët të rriten më shpejt dhe më të forta

Çdo farë e fillon jetën me një qëllim të thjeshtë: të arrijë ujin, të mbledhë lëndë ushqyese dhe të qëndrojë drejt. Nën sipërfaqe, majat e rrënjëve hetojnë tokën dhe përhapen në degë që e mbajnë bimën gjallë.

Nga> Eric Ralls, Earth.com: Scientists finally learn what makes plants grow faster and stronger – Earth.com¹

Bërja e atyre degëve të shfaqen në vendin dhe momentin e duhur ka edhe më shumë rëndësi tani që moti luhatet midis periudhave të gjata të thata dhe shpërthimeve të papritura të vranësirave.

Studiuesit e kanë gjurmuar atë kohë në autofagji, rrugën e riciklimit që shumë njerëz e lidhin me përfitimet shëndetësore nga agjërimi.

Duke ndjekur një proteinë që ndryshon formën përmes rrënjëve Arabidopsis, ekipi zbuloi se si bishtajoret e shkurtra të pastrimit lejojnë të formohen degë të reja dhe ndihmojnë të korrat të përballen me kushte² më të vështira.

Ekipi i pastrimit qelizor të rrënjëve të bimëve

Shkencëtarët në Universitetin e Kopenhagës³ hartuan rrugën në fidanët e gjallë. Ata panë faktorin e transkriptimit ARF7 të zhdukej dhe të kthehej në valë të parashikueshme, secila e lidhur me një kërcim në hormonin e rritjes auxin.

“Agjërimi është bërë popullor pasi duket se ka një sërë efektesh promovuese të shëndetit tek njerëzit, pasi periodat pa ushqim bëjnë që trupi të aktivizojë proceset e pastrimit për të hedhur produkte të ndryshme mbeturinash në qeliza”, shpjegon asistent profesori Eleazar Rodriguez nga Departamenti i Bijologjisë, i cili udhëhoqi studimin.

“Ne kemi provuar se i njëjti mekanizëm, i cili ekziston edhe në mbretërinë bimore, luan një rol jetik në aftësinë e rrënjëve të bimëve për t’u rritur⁴ dhe thithur ujë dhe lëndë ushqyese për pjesën tjetër të bimës.”

Procesi mbështetet në NBR1, një etiketë që udhëzon proteinat e përdorura drejt një vakuoli për prishje. Çdo heqje e ARF7 rivendos qarkun e sinjalizimit në mënyrë që të mund të ndizet përsëri disa orë më vonë.

Kur autofagjia ngadalësohet, ARF7 grumbullohet, mesazhet zgjatin dhe rrënja humbet ritmin e saj të zakonshëm.

Autofagjia dhe auxina

Degët anësore normalisht formohen me saktësi të qëndrueshme. Afërsisht çdo katër deri në gjashtë orë, auxina arrin kulmin në majën e rrënjës dhe ndez gjenet që shënojnë një copë indi për degëzim në të ardhmen.

“Lëvizja e një rrënjë⁵ është pothuajse si të shikosh një gjarpër që rrëshqet përpara në kërkim të ujit dhe ushqimit në tokë. Dhe ne mund të shohim se rrahjet e zemrës janë më të forta sa herë që rrënjët gjarpërojnë”, thotë Rodriguez. Duke përdorur një reporter lumineshent, ekipi konfirmoi se ARF7 ciklon në hap me ato pulse hormonale.

Bimë mutante Arabidopsis (thale cress) në të cilën autofagjia e saj ishte e çaktivizuar -a1a – Për të hetuar rëndësinë e autofagjisë, studiuesit zhvilluan një bimë mutante Arabidopsis (thale cress) në të cilën autofagjia e saj ishte e çaktivizuar, e cila tregohet në të djathtë. Me një enzimë nga mizat e zjarrit, studiuesit bënë të mundur dallimin e bimës normale nga bima me funksionin e saj të autofagjisë të çaktivizuar. Bima në të djathtë ka më pak zona të lehta dhe kështu më pak vende të mundshme për të rritur rrënjë të reja me funksionin e saj të autofagjisë të fikur. Klikoni imazhin për ta zmadhuar. Kredia: Eleazar Rodriguez, Departamenti i Bijologjisë, Universiteti i Kopenhagës.

Modeli i ngjan ritmeve cirkadiane që udhëheqin hapjen e gjetheve, megjithatë funksionon sipas orarit të vet dhe fokusohet vetëm në ndërtimin e gjysmës së fshehur të bimës.

Kur autofagjia ngec

Grupi më pas çaktivizoi gjenet kryesore të autofagjisë për të testuar kufijtë e rrugës⁶. Fidanët mutantë prodhuan më pak rrënjë anësore dhe thithin më pak ujë.

“Kur ndërpremë autofagjinë e uzinës, kishte mbeturina kudo dhe ne ishim në gjendje të zbulonim proteinën ARF7 midis mbeturinave,” thotë Rodriguez.

Mikroskopi zbuloi vakuole të fryra të mbushura me mbeturina. Zonat e rritjes që dikur pastronin rezervat e tyre të proteinave para çdo vale auxine tani qëndruan të ngarkuara, duke mos lënë vend për një sinjal të freskët. Rezultati ishte një sistem rrënjor i rrallë dhe joefikas.

Pse ka rëndësi ndonjë nga këto?

Për shkak se paketa e mjeteve të riciklimit ndahet nëpër bimët e lulëzuara, gjetjet hapin mundësi të reja për mbarështuesit dhe për kompanitë që zhvillojnë aditivë mikrobik të tokës.

Metoda të shumta për të ndryshuar karakteristikat gjenetike të bimëve⁷ janë në dispozicion sot. Këto mund të përdoren për t’i bërë bimët të zhvillojnë rrënjë më të gjata, më shpejt dhe duke vepruar kështu, të bëhen më rezistente ndaj thatësirave ose përmbytjeve.

“Një nga metodat kërkon ndihmën e baktereve që jetojnë në simbiozë me bimën dhe mund të bëjë që bima të ndryshojë modelin e saj të rritjes. Disa kompani në Danimarkë po punojnë për këtë tani,” shpjegon doktorantja Jeppe Ansbøl, e cila është bashkëautore e studimit.

Akordimi i autofagjisë ose rregullimi i etiketave NBR1 mund t’i lejojë rrënjët të ndjekin lagështinë më thellë në tokë dhe të kapin plehrat endacak përpara se të lahet, duke përmirësuar të korrat pa inpute shtesë.

Autofagjia bën rrënjë më të forta

“Sa më shumë rrënjë të kenë bimët, aq më shumë ujë dhe lëndë ushqyese mund të marrin, kështu që bimët rriten më mirë, më shpejt⁸,” përmblodhi Rodriquez.

“Ne jemi shumë të varur nga bimët sepse ato na ushqehen, nxjerrin CO2 nga atmosfera dhe prodhojnë oksigjenin që thithim. Si të tilla, është jashtëzakonisht e rëndësishme t’i kuptojmë ato plotësisht, për këtë qëllim sapo kemi bërë një hap të madh përpara.” Komplotet pilot në Danimarkë tashmë po i testojnë këto ide nën ndryshimin e modeleve të shiut. Vëzhgimet e hershme lënë të kuptohet se të korrat me riciklim të ndryshuar rikthehen më shpejt pas ngopjes dhe periudhave të thatësira.

Po më pas për të korrat dhe autofagjinë?

Puna e ardhshme do të shqyrtojë nëse faktorët e tjerë të përgjigjes së auxinës lëvizin përmes të njëjtës rrugë riciklimi dhe se si ndryshimet në dritë, temperaturë ose kiminë e tokës rregullojnë orarin.

Studimet në myshk dhe mëlçi, të cilat u ndanë nga bimët e lulëzuara afërsisht 400 milionë vjet më parë, mund të zbulojnë se sa e vjetër është në të vërtetë lidhja midis autofagjisë dhe zhvillimit.

Për fermerët, një rregullim qelizor në kohë mund të përkthehet në rendimente më të forta. Duke mbajtur qelizat rrënjësore të pastër nga rrëmujë, bimët fitojnë lirinë për të ndërtuar rrjetet që u nevojiten për të lulëzuar në një klimë që rrallë qëndron e qetë.

Studimi i plotë u botua në revistën EMBO Reports⁹.

—–

Ju pëlqen ajo që lexoni? Abonohuni në buletinin tonë për artikuj tërheqës, përmbajtje ekskluzive dhe përditësimet më të fundit.

Na shikoni në EarthSnap, një aplikacion falas i sjellë nga Eric Ralls dhe Earth.com.

–

Referencë

1. Scientists finally learn what makes plants grow faster and stronger – Earth.com ↩︎
2. Symbiotic relationship of plant roots and underground fungi – Earth.com ↩︎
3. University of Copenhagen – University of Copenhagen ↩︎
4. Measuring plant root health by scanning leaves with X-ray device – Earth.com ↩︎
5. Maize plant genetics shape root health and growth – Earth.com ↩︎
6. Plants change their roots to survive harsh conditions  – Earth.com ↩︎
7. Tomato plants use their roots to ration water during drought – Earth.com ↩︎
8. Great tasting tea comes from healthy root microbes in the plants – Earth.com ↩︎
9. NBR1-mediated selective autophagy of ARF7 modulates root branching | EMBO reports ↩︎