Clawed Frog padeda augalų tyrinėtojams

Kaip augalai apsaugo nuo dehidratacijos

Mikroskopiškai mažos, reguliuojamos poros jų išorinėje odoje leidžia augalams absorbuoti anglies dioksidą ir išlaisvinti vandens garus. Poras sudaro dvi apsauginės ląstelės: plečiantis jos atsiveria. © Mozulinių augalų fiziologijos ir biofizikos katedra, Viurcburgo universitetas
skaityti garsiai

Kai augalai apsisaugo nuo dehidratacijos, vyksta procesai, kuriuose, kaip ir žmogaus raumenų susitraukime, kalcis vaidina svarbų vaidmenį. Würzburgo biofizikai tiksliai atskleidė naują procesą, kurį jie aprašė žurnale „Nacionalinės mokslų akademijos leidiniai“ (PNAS).

Augalai gamina cukrų fotosintezės metu. Vanduo į aplinką pateks kaip vandens garai. Už tai atsakingi mažyčiai vožtuvai ant lapų paviršių, kuriuos sudaro suporuoti apsauginiai elementai. Priklausomai nuo to, ar šios apsauginės kameros yra išsipūtusios, ar santykinai tuščios, jos keičia savo formą - panašiai kaip plaukiojančios padangos, kurios yra pripūstos apskritos, bet kurias galima sandariai sulankstyti, jei vėl paleisite orą.

Apsauginės ląstelės reguliuoja vandens mainus

Augalui tai reiškia: dvi sandariai užpildytos apsauginės ląstelės sudaro apskritimą, tokiu būdu į aplinką gali patekti vandens garai. Jei jie eina liekni, vožtuvas užsidaro; Augalas sulaiko vandenį viduje ir yra apsaugotas nuo išdžiūvimo. Dietmaras Geigeris ir profesorius Raineris Hedrichas iš Viurcburgo universiteto Molekulinių augalų fiziologijos ir biofizikos katedros ištyrė, kaip šis procesas veikia molekuliniu lygmeniu.

„Džiovindami augalai suformuoja vadinamąjį sauso streso hormoną, kuris atpalaiduoja ląstelių poras, esančias reakcijos grandinėje, kurioje taip pat yra kalcio, atsipalaiduoti“, - aiškina Geigeris. Vožtuvas užsidaro, sumažindamas ašmenų vandens išleidimą. Kaip nustatė ankstesnių tyrimų metu dirbę biofizikai, šis procesas apima tam tikrus jonų kanalus ir fermentus, kurie tiksliai suderina procesą.

Kuris, mokslininkų paaiškintas sudėtinga technika, kurią Hedrichas sukūrė prieš maždaug dešimt metų, norėdamas ištirti jonų kanalus ne augalų ląstelėse. Pagrindiniai komponentai yra: varnos kiaušiniai ir geltonas fluorescencinis baltymas. displėjus

Sunku ieškoti atsakingo fermento

„Iš ankstesnio Dietmaro Geigero darbo, kurį jis taip pat paskelbė PNAS, tikėtina, kad šiame procese dalyvauja labai ypatingas anijonų kanalas“, - aiškina Hedrichas. Kita vertus, buvo visiškai neaišku, kuris fermentas buvo atsakingas už šio kanalo atidarymą kalcio jonams. Tyrėjų teigimu, kilo po 34 fermentų.

Apšvietimas - tikrąją šio žodžio prasme - sukėlė molekulinės biologijos triuką: „Mes turime uždaromosios ląstelės anijonų kanalo geną, esantį pusę geno, skirto geltonai fluorescenciniam baltymui. kartu. Tada kita pusė buvo nuosekliai sujungta su kiekvienu iš 34 fermento kandidato genų “, - aiškina Geigeris.

Šviesos pėdsakai raukšlėtame varlės kiaušinyje

Pagrindinė idėja yra ta, kad šiuo atveju geltonas fluorescencinis baltymas užsidegs tik tuo atveju, jei fermento arba anijonų, sujungtų su dviem pusėmis, baltymai bus arti vienas kito. Nagų varlės kiaušiniai pateko į žaidimą, nes, viena vertus, jie yra pakankamai skaidrūs ir, kita vertus, yra „idealus tinkamas mėgintuvėlis, į kurį įkraunami svetimi genai ir paverčiami aktyviais baltymais“.

Tiesą sakant, naudodamiesi šiuo elegantišku eksperimentiniu metodu, panaudodami jonų kanalą kaip kardelį, abu mokslininkai sugebėjo nustatyti susijusį nuo kalcio priklausomą fermentą, vadinamąją kinazę. Taikydami tą patį požiūrį, W rzburgo kanalo darbuotojai taip pat nustatė kanalą nutraukiantį fermentą - baltyminę fosfatazę.

Sėkmingas bendradarbiavimas

Vis dar liko klausimų: kaip šie du perjungiamieji elementai suvokia sausros streso hormoną ir kuris jutiklis reguliuoja kinazės / fosfatazės dalelių aktyvumą? Norėdami tai sužinoti, Viurcburgo tyrėjai subūrė profesoriaus Erwino Grilio iš Miuncheno technikos universiteto komandą. Kompiuteriai nustatė baltymą, kuris, neaktyvus fosfatazei, jungiasi su vandens streso hormonu.

Turint šias žinias, signalų grandinė galėtų būti uždaryta: Esant streso hormonui, stimuliuojamas receptorius, kuris slopina fosfatazę. Kinazė perkelia aukštos energijos fosfatą į anijonų kanalą ir tokiu būdu jį įjungia. Anijonų nutekėjimas sukelia kalio ir vandens srautą, uždarosios ląstelės išskiria slėgį, o augalas ištveria sausą periodą su tvirtai uždara stomata “, - sako Geigeris.

Kaip kalcio jonai patenka į ląstelę?

Į visus klausimus neatsakyta. Tačiau dabar trūksta tik „mažos, bet nesvarbios detalės“, sako Hedrichas: „Kaip kalcio jonai patenka į ląstelę?“ Tačiau tai jau turi ir Viurcburgo augalų fiziologai. tokia mintis

(„idw“ - Universitetas W rzburg, 2010 4 14 - DLO)