ایران‌بوم

تاکاتو ایمایزومی دانشمند علوم زیستی دانشگاه واشنگتن می‌گوید: پی بردن به نحوه شکوفه‌دهی یک گیاه ساده به نام Arabidopsis که از خانواده خردل است، در این مطالعه می‌تواند منجر به دانش کامل‌تری از نحوه عملکرد همان ژن‌ها در گیاهان پیچیده‌تر متعلق به گروه غلات مانند برنج و گندم شود.

این دانشمند معتقد است: چنانچه ما بتوانیم زمان شکوفه دادن را تنظیم کنیم، قادر خواهیم بود با سرعت بخشیدن یا به تاخیر انداختن آن، بازدهی محصولات را افزایش دهیم. دانستن این مکانیزم ابزار لازم برای تغییر این فرایند را در اختیار ما قرار می‌دهد. علاوه بر محصولات غذایی این موفقیت می‌تواند منجر به تولیدات بالاتر گیاهان متعلق به سوخت‌های زیستی شود.

در زمان‌های خاصی از سال، گیاهان شکوفه‌دهنده پروتئین ترغیب‌کننده شکوفه‌دهی به نام FLOWERING LOCUS T را در برگهای‌شان تولید می‌کنند. هنگامی که این پروتئین ساخته شد، از برگ‌ها به سوی راس ساقه (قسمتی از گیاه که در آن سلول‌ها تمایز نیافته هستند و می‌توانند به برگ یا گیاه تبدیل شوند) حرکت می‌کند. در راس ساقه این پروتئین تغییرات مولکولی را آغاز می‌کند که سلول‌ها را به مسیر شکوفه شدن سوق می‌دهد.

تغییرات در طول روز به بسیاری از ارگانیسم‌ها می‌گویند که فصول در حال تغییر هستند. مدت‌های مدیدی است انسان پی برده که گیاهان از یک مکانیزم نگه‌دارنده زمان تحت عنوان ساعت شبانه روزی برای اندازه‌گیری تغییرات در طول روز استفاده می‌کنند. این ساعت‌ها فرایندهای زیستی طی دوره‌های 24 ساعته در انسانها، حیوانات، حشرات، گیاهان و سایر ارگانیسم‌ها را همزمان می‌کنند.

ایمایزومی و همکارانش آن چه را که پروتئین FKF1 نامیده می‌شود، مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها معتقد بودند این پروتئین یک بازیگر کلیدی در مکانیزمی است که گیاهان توسط آن متوجه تغییرات فصلی شده و می‌دانند که چه هنگام شکوفه دهند. FKF1 یک گیرنده نوری است و توسط نورخورشید فعال می‌شود.

این محقق در این رابطه گفت: پروتئین گیرنده نور FKF1 مورد مطالعه ما هر روز در اواخر بعد از ظهر بیان شده و به طور دقیق توسط ساعت شبانه‌روزی گیاه تنظیم می‌شود. هنگامی که این پروتئین طی روزهای کوتاه بیان می‌شود، به دلیل عدم وجود نور در اواخر بعد از ظهر قادر به فعال شدن نیست.

هنگامی که پروتئین در طول روزهای بلند بیان می‌شود، این گیرنده نور از نور خورشید نهایت استفاده را برده و مکانیزم‌های شکوفه‌دهی دخیل در FLOWERING LOCUS T را فعال می‌کند. ساعت شبانه‌روزی اوقات گیرنده نور برای شکوفه‌دهی را تنظیم کرده و بدین ترتیب گیاهان تغییرات را در طول روز حس می‌کنند. این سیستم مانع از شکوفه‌دهی گیاه در زمان نامناسب برای بازتولید مانند زمستان که در آن روزها کوتاه و شب‌ها بلند هستند، می‌شود.

محققان در این مطالعه همچنین پیش‌بینی‌های مدل ریاضی «اندرو میلر» پروفسور زیست‌شناسی دانشگاه ادینبرگ و یکی از محققان حاضر در رابطه با مکانیزم عامل شکوفه‌دهی Arabidopsis استفاده کردند.

میلر خود در این رابطه اظهار داشت: مدل ریاضی به ما در درک اصول عملکرد حسگر روزانه گیاهان کمک کرد. این قواعد در گیاهان دیگر مانند برنج نیز صدق می‌کند. پاسخ روزانه محصول یکی از مولفه‌هایی است که مکان کسب محصول خوب را برای مزرعه‌داران محدود می‌کند. همچنین همین پاسخ روزانه است که به روشنایی کنترل شده برای تخمگذاری مرغ‌ها و مزارع پرورش ماهی نیاز دارد، بنا براین درک این پاسخ در حیوانات هم به اندازه گیاهان مهم است. پروتئین‌های دخیل در حیوانات هنوز به خوبی گیاهان شناخته نشده‌اند و ما همان قواعد کشف شده در این مطالعه را برای حیوانات نیز انتظار داریم.