Sausuma periodā augi parasti palēnina augšanu. Līdz šim tika uzskatīts, ka tas saistīts ar enerģijas taupīšanas mehānismu un aizsardzības mehānismu aktivizēšanu. Tomēr tas nav tā. Pētnieku grupa ir atklājusi, ka šāda uzvedība ir saistīta ar augu spēju aizsargāt savu DNS no mutācijām.
Saturs
Pētnieku grupa no Augu molekulārās un šūnu bioloģijas institūta (IBMCP), kas ir Latvijas Nacionālās zinātnes padomes (CSIC) un Valensijas Politehniskā universitātes (UPV) kopīgs centrs, piesaistot pētniekus no Žauma I Universitātes Kastiljonā, ir pierādījusi, ka augu augšanas palēnināšanās sausuma periodos nav saistīta ar nepieciešamību taupīt enerģiju.
Pētījums, kas publicēts žurnālā Nature Communications un par ko ziņoja Europa Press, norāda, ka atbilde var slēpties augu cilmes šūnu DNS aizsardzības mehānismā, kas cenšas novērst mutāciju pārnesi pēcnācējiem.
Dziļāk
Pētījumā piedalījās Migels Anhels Blaskess, Antonio Serrano, Davids Alabadi, Kristina Urbesa un Silvija Hurado, IBMCP (CSIC-UPV) augu signālu pētniecības grupas zinātniskie darbinieki. Carlos de Oljas un Aurelio Gomez-Cadenas, pētnieki no UJI, sadarbībā ar pētījumiem par izturību pret sausumu.
Saskaņā ar Biotehnoloģijas un biotehnoloģijas institūta (IBMPCP) datiem, sausuma periodos augi pārstāj augt. Līdz šim šo reakciju skaidroja ar nepieciešamību „pāradresēt” pieejamos enerģijas resursus „aizsardzības” reakcijas īstenošanai. Tomēr „ne visi novērojumi atbilst šim skaidrojumam”.
IBMCP Augu signālu pētniecības grupa, ko vada CSIC profesors Migels Anhels Blaskess, ierosināja alternatīvu hipotēzi. „Mēs esam radījuši augus, kuriem ir izdevies novērst augšanas aizkavēšanos stresa apstākļos. Pat tik nelabvēlīgos apstākļos kā ūdens trūkums, augi turpina augt, neizjaucot savu aizsargreakciju”, — paskaidroja Blaskess. „Tas mūs veda pie secinājuma, ka augšanas aizkavēšanās cēlonis nav enerģijas resursu trūkums, bet gan cits iemesls”.
Ņemiet vērā
Viena no stresa sekām jebkuram dzīvajam organismam ir brīvo radikāļu veidošanās, kas bojā tā DNS (dezoksiribonukleīnskābi) — molekulu, kas satur dzīvo organismu ģenētisko informāciju, nosaka tā īpašības un atrodas šūnu kodolā.
Ņemot vērā šo zinātnisko pieņēmumu, IBMCP grupa vēlējās noskaidrot, vai augu augšanas apstāšanās var būt DNS aizsardzības mehānisms, jo tieši šūnu dalīšanās laikā DNS ir visvairāk pakļauta bojājumiem.
CSIC zinātnieku veiktie eksperimenti apstiprināja viņu hipotēzi. Augi, kas turpina augt stresa apstākļos, uzkrāj vairāk DNS bojājumu un mirst vairāk šūnu nekā tie, kas apstājas augšanā. Auga augšanas apturēšana ir noderīga, lai saglabātu tā integritāti periodos, kad trūkst ūdens.
Turklāt, kā paskaidroja CSIC pētnieks IBCMP Antonio Serrano, „mēs uzskatām, ka šai pauzei ir arī papildu priekšrocība. Visi auga orgāni, tostarp sēklas un putekšņi, kas nepieciešami vairošanās procesam, rodas no meristēmām. Tās ir augu audi, kas satur cilmes šūnas, kuras spēj nepārtraukti dalīties visā auga dzīves laikā, veidojot jaunus audus un orgānus”.
Tāpēc, pēc Serrano teiktā, „ir ļoti iespējams, ka šo meristēmu šūnu DNS aizsardzības mehānisms aktivizējas ūdens stresa apstākļos un paralizē to nepārtraukto dalīšanās un augšanas procesu, lai novērstu mutāciju pārnesi pēcnācējiem”.
Sīkāk
Šī pētījuma rezultāti ir potenciāli piemērojami lauksaimniecībā. Tā kā enerģijas trūkums vai nepietiekamība augiem nav to augšanas ierobežojošs faktors, tas nozīmē, ka „nav iespējams radīt jaunas šķirnes, kas aug un vienlaikus aizsargā sevi”.
Protams, jebkura izstrādāta biotehnoloģiskā stratēģija prasīs „ieviešanu kāda DNS aizsardzības mehānisma, pretējā gadījumā no šo augu sēklām nāksies atteikties, gatavojoties nākamās sezonas ražai”.
