W jaki sposób rośliny regulują swój poziom wody
[Data: 2009-11-10]
Zespół naukowców, którego prace są finansowane ze środków unijnych, odkrył, w jaki sposób hormon reguluje reakcję rośliny na stresujące warunki takie jak susza. Odkrycia dokonane w ramach badań i opisane w tym tygodniu w czasopiśmie Nature mogą być wykorzystane w przyszłości do zwiększania odporności roślin na niedobór wody lub suszę.
Źródłem unijnego wsparcia był projekt PCUBE (Infrastruktura platform wytwarzania białek), finansowany z budżetu „Infrastruktury badawcze” Siódmego Programu Ramowego (7PR).
Wewnętrzne funkcjonowanie kwasu abscysynowego (ABA), hormonu o którym mowa, nie zostało wcześniej poznane. Niemniej teraz naukowcy z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Grenoble we Francji oraz Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) w Walencji – Hiszpania, odkryli, że odpowiedź daje białko o nazwie PYR1and oraz jego interakcje z ABA.
Przepływ ABA w roślinie zazwyczaj regulują białka zwane PP2Cs, ale w warunkach stresujących takich jak niedostatek wody, objętość ABA wzrasta, podobnie jak w stresujących sytuacjach podnosi się poziom adrenaliny u człowieka.
Kiedy rośnie poziom ABA w roślinie, jej komórki są zalewane sygnałami, że potrzebuje ona więcej wody. To powoduje włączenie lub wyłączenie określonych genów, które uruchamiają mechanizmy mające zaradzić sytuacjom takim jak zwiększony pobór wody, przechowywanie większej ilości wody czy dążenie do zmagazynowania możliwie największej jej ilości. Kwas ABA i białka PP2C nie wchodzą ze sobą w interakcje, zatem jak dotąd nie wiadomo było, w jaki sposób białka oddziałują na ABA.
Zespół naukowców przyjrzał się grupie 14 białek w strukturze rośliny, aby sprawdzić, czy biorą udział w tym procesie. Jedno z tych białek – PYR1 – zbadano w celu poznania jego struktury i okazało się, dzięki krystalografii rentgenowskiej, że jest podobne do dłoni.
Promienie rentgenowskie pokazały, że pod nieobecność ABA, „dłoń” PYR1 pozostawała otwarta. Natomiast w obecności ABA „dłoń” zamykała się wokół kwasu. To umożliwiło molekule PP2C „usadowienie się” na szczycie dłoni. Większość białek z tej grupy reagowała w ten sposób, potwierdzając tym samym, że są one głównymi receptorami ABA.
Zespół odkrył, że wiążąc białko PYR1, kwas ABA sprawia, że „porywa” ono molekuły PP2C, które nie mogą wówczas zablokować reakcji na stres.
„Jeżeli rośliny zostaną opryskane ABA przed nastaniem suszy, wówczas robią zapasy jak na okres zimowy zanim susza rzeczywiście się pojawi, dzięki czemu są lepiej przygotowane i mają większe szanse na przetrwanie niedoborów wody – stają się bardziej tolerancyjne na suszę” – wyjaśnia dr Pedro Luis Rodríguez z CSIC.
„Jak do tej pory – dodaje dr José Márquez z EMBL – problemem były trudności z wyprodukowaniem kwasu ABA i jego wysoki koszt. Niemniej dzięki strukturalnemu podejściu biologicznemu wiemy teraz, z czym i w jaki sposób ABA wchodzi w interakcje, co może pomóc w wyszukaniu innych molekuł o tym samym działaniu, które będzie jednak można produkować i stosować.”
Więcej informacji:
Europejskie Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL):
http://www.embl.de/
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC):
http://www.csic.es/index.do
Nature:
http://www.nature.com/nature/index.html
Teksty pokrewne: 30405, 30840
Kategoria: Wyniki projektów
Źródło danych: EMBL
Referencje dokumentu: Santiago, J et al. (2009) The abscisic acid receptor PYR1 in complex with abscisic acid. Nature (w druku, publikacja internetowa z dnia 8 listopada). DOI:10.1038/nature08591.
Indeks tematyczny: Rolnictwo; Badania Naukowe; Zrównoważony rozwój ; Zasoby wodne i gospodarowanie nimi
RCN: 31455
http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=PL_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RCN=31455
