Rośliny, choć zakorzenione w jednym miejscu, nieustannie mierzą się z wyzwaniami zmieniającego się otoczenia. Jak jednak udaje im się zsynchronizować kwitnienie z odpowiednimi warunkami świetlnymi i temperaturowymi? Najnowsze badania naukowców z Salk Institute rzucają światło na ten fascynujący proces. Na łamach czasopisma "Nature Communications" opisali genetyczny mechanizm, dzięki któremu rośliny koordynują informacje o świetle i temperaturze, by precyzyjnie kontrolować moment kwitnienia.
Rośliny nie mogą się przemieszczać, by znaleźć cieplejsze miejsce czy więcej światła. Zmuszone są w związku z tym do nieustannego monitorowania otoczenia, by wybrać najdogodniejszą chwilę na moment kwitnienia, który musi nastąpić w optymalnych warunkach, by zapewnić przetrwanie gatunku. Temperatura, długość dnia, natężenie światła - wszystko to tworzy skomplikowaną układankę, od której zależy ich wzrost, rozwój i rozmnażanie.
Badacze z Salk Institute zidentyfikowali teraz szczególny mechanizm genetyczny, który pozwala roślinom wykryć jednoczesną obecność niebieskiego światła i niskiej temperatury - sygnałów, które wspólnie uruchamiają proces kwitnienia w najbardziej sprzyjających warunkach.
Mechanizm opiera się na współpracy dwóch odrębnych szlaków sygnałowych. Pierwszy z nich aktywowany jest przez niebieskie światło. W tym przypadku kluczową rolę odgrywa receptor PHOT2, wspomagany przez białko NPH3. Drugi szlak uruchamia się w odpowiedzi na niską temperaturę otoczenia - wtedy czynnik transkrypcyjny CAMTA2 zwiększa ekspresję genu EHB1.
Co ciekawe, EHB1 wchodzi w interakcję z NPH3, łącząc w ten sposób oba szlaki sygnałowe. To właśnie NPH3 staje się centralnym punktem, w którym zbiegają się informacje o świetle i temperaturze. Dzięki temu rośliny mogą "zdecydować", czy warunki są na tyle sprzyjające, by rozpocząć kwitnienie. Istotna jest rola CAMTA2, niezbędnego by w niskiej temperaturze poziom EHB1 wzrastał. To sugeruje, że CAMTA2 może być "przekaźnikiem" informacji o temperaturze do systemu sygnalizacji światła niebieskiego, tworząc złożony mechanizm integracji obu sygnałów.
Odkrycie tego mechanizmu nie tylko daje kolejny element układanki w zrozumieniu biologii roślin. To także narzędzie, które może zrewolucjonizować uprawę roślin w zmieniającym się klimacie. Precyzyjna kontrola momentu kwitnienia pozwala bowiem na lepsze dostosowanie upraw do nieprzewidywalnych warunków pogodowych, co ma kluczowe znaczenie dla przyszłego bezpieczeństwa żywnościowego.
Kiedy zwierzęta znajdą się w niesprzyjających warunkach, po prostu się przemieszczają. Rośliny nie mają takiej możliwości, więc muszą gromadzić jak najwięcej informacji o swoim otoczeniu i odpowiednio na nie reagować. Odkryliśmy właśnie genetyczny system, który pozwala roślinom łączyć sygnały niebieskiego światła i niskiej temperatury, by regulować kluczowy etap ich rozwoju i rozmnażania" - mówi główny autor pracy, Adam Seluzicki.
To odkrycie będzie miało ogromne znaczenie dla przyszłej produkcji żywności - dodaje.