Plante verleng baie en buig om sonlig toegang tot elkeen van hul blare te bied. Ten spyte van die waarneming van hierdie verskynsel vir eeue, verstaan wetenskaplikes dit nie ten volle nie. Nou het Salk Institute-wetenskaplikes ontdek dat twee plantfaktore - die proteïen PIF7 en die groeihormoon ouksien - snellers is wat groei versnel wanneer plante in die skadu gehou word en gelyktydig aan hoë temperature blootgestel word, berig amptelike webwerf van die instituut.
Die bevindinge, gepubliseer in die joernaal Nature Communications op 29 Augustus 2022, sal wetenskaplikes help om te voorspel hoe plante op klimaatsverandering sal reageer en oesopbrengste sal verbeter ondanks aardverwarming wat gewasse beskadig.
"Op die oomblik verbou ons gewasse teen 'n sekere digtheid, maar ons resultate dui daarop dat hierdie digtheid verminder sal moet word om plantegroei te optimaliseer soos die klimaat verander," het senior skrywer professor Joanne Chory, direkteur van die Salk Instituut se Plant Molecular and Cellular Biology, gesê. Laboratorium en Howard, 'n navorser by die Hughes Mediese Instituut. "Om die molekulêre basis te verstaan van hoe plante op lig en temperatuur reageer, sal ons in staat stel om plantdigthede te verfyn om die beste opbrengs te lewer."
Tydens ontkieming verleng saailinge hul stingels vinnig om deur die grond te druk en sonlig so vinnig as moontlik vas te vang. Normaalweg vertraag die stam sy groei na blootstelling aan sonlig. Maar die stam kan vinnig weer verleng as die plant om sonlig met omliggende plante meeding of, in reaksie op stygende temperature, die afstand tussen die warm grond en die plant se blare vergroot. Terwyl beide omgewingstoestande - skaduwee en hoë temperatuur - stamgroei stimuleer, verminder hulle ook opbrengs.
In hierdie studie het die navorsers plante vergelyk wat gelyktydig in skadu en warm temperature groei—toestande wat hoë gewasdigtheid en klimaatsverandering naboots. Die wetenskaplikes het die modelplant Arabidopsis thaliana, sowel as die tamatie en 'n nabye familielid van tabak, gebruik omdat hulle daarin belanggestel het om te sien of al drie plantspesies ewe veel deur hierdie omgewingstoestande geraak word.
In al drie spesies het die span gevind dat plante baie hoog geword het toe hulle gelyktydig probeer het om die skaduwee wat deur naburige plante geskep word, te vermy en aan hoër temperature blootgestel is. Op molekulêre vlak het die navorsers bevind dat die transkripsiefaktor PIF7, ’n proteïen wat help om gene aan en af te skakel, bygedra het tot vinniger groei. Hulle het ook gevind dat vlakke van ouksien, 'n groeihormoon, toegeneem het wanneer gewasse naburige plante opgespoor het, wat groei bevorder in reaksie op gelyktydige hoër temperature. Hierdie sinergistiese PIF7-auxien-roete het plante toegelaat om op hul omgewing te reageer en aan te pas op soek na die beste toestande vir groei.
'n Verwante transkripsiefaktor, PIF4, het ook stamverlenging by hoë temperature gestimuleer. Met 'n kombinasie van skaduwee en verhoogde temperature het hierdie faktor egter nie meer 'n belangrike rol gespeel nie.
"Ons was verbaas om te vind dat PIF4 nie 'n belangrike rol speel nie omdat vorige studies die belangrikheid van hierdie faktor in verwante groeisituasies getoon het," sê studie eerste skrywer Yogev Burko, 'n Salk Instituut nadoktorale genoot en assistent professor by die Landbounavorsingsorganisasie by die Israel Volcano Institute. “Die feit dat PIF7 die dominante drywer van groei in hierdie plant is, was 'n ware verrassing. Met hierdie nuwe kennis hoop ons om die groeireaksie van verskillende gewasse te verfyn om hulle te help om by klimaatsverandering aan te pas.”
Die navorsers glo daar is nog 'n faktor wat ontdek moet word wat die effek van PIF7 en ouksien versterk. Hulle hoop om hierdie onbekende faktor in toekomstige studies te verken. Berko se laboratorium sal ook bestudeer hoe hierdie pad in gewasse geoptimaliseer kan word.
"Globale temperature styg, so ons benodig voedselgewasse wat in hierdie nuwe toestande kan groei," sê Chory, mede-direkteur van die Salk Plant Benutting Inisiatief en die Howard H. en Maryam R. Newman Leerstoel in Plantbiologie. “Ons het sleutelfaktore geïdentifiseer wat plantgroei by hoë temperature reguleer, wat ons sal help om meer produktiewe gewasse te kweek om toekomstige geslagte te voed.”