Cum contribuite lumina și temperatura la dezvoltarea plantelor?

Plantele se lungesc și se îndoaie pentru a asigura accesul la lumina soarelui. În ciuda faptului că au observat acest fenomen timp de secole, oamenii de știință nu îl înțeleg pe deplin.

Acum, oamenii de știință de la Institutul Salk din California, SUA au descoperit că doi factori vegetali, proteina PIF7 și hormonul de creștere auxina, sunt declanșatorii care accelerează creșterea atunci când plantele sunt umbrite și expuse la temperaturi calde în același timp.

• Verile din Siberia arctică au fost cu până la 10°C mai calde decât astăzi în timpul…
• Solzii de crocodil sunt surprinzător de puternici, arată un studiu

Descoperirile, publicate în Nature Communications vor ajuta oamenii de știință să prezică modul în care plantele vor răspunde la schimbările climatice și vor crește productivitatea culturilor în ciuda creșterii temperaturii globale care dăunează randamentului.

Cum răspund plantele la lumină și temperatură?

„În acest moment, cultivăm culturi la anumite densități, dar constatările noastre indică faptul că va trebui să reducem aceste densități pentru a optimiza creșterea, pe măsură ce climatul nostru se schimbă”, spune autorul principal, profesorul Joanne Chory, directorul Laboratorului de Biologie Celulară și Moleculară a Plantelor din Salk și investigator al Institutului Medical Howard Hughes.

„Înțelegerea bazei moleculare a modului în care plantele răspund la lumină și temperatură ne va permite să reglam fin densitatea culturilor într-un mod specific care să conducă la cele mai bune recolte.”

Plantele se întorc după soare

În timpul încolțirii, plantele își alungesc rapid tulpinile pentru a străpunge solul pentru a capta lumina soarelui cât mai repede posibil. În mod normal, tulpina își încetinește creșterea după expunerea la lumina soarelui. Dar tulpina se poate prelungi rapid din nou dacă planta concurează cu plantele din jur pentru lumina soarelui sau ca răspuns la temperaturile calde, pentru a crește distanța dintre pământul fierbinte și frunzele plantei.

La toate cele trei specii, echipa a descoperit că plantele au crescut extrem de înalte atunci când au încercat simultan să evite umbra creată de plantele învecinate și au fost expuse la temperaturi mai calde. La nivel molecular, cercetătorii au descoperit că factorul de transcripție PIF7, o proteină care ajută la „activarea” și „dezactivarea” genelor, a fost jucătorul dominant care conduce la creșterea rapidă. Ei au descoperit, de asemenea, că hormonul de creștere auxina a crescut atunci când culturile au detectat plante învecinate, ceea ce a stimulat creșterea ca răspuns la temperaturi mai calde simultane, indică Eurek Alert.

Această cale sinergică PIF7-auxină a permis plantelor să răspundă la mediile lor și să se adapteze pentru a căuta cele mai bune condiții de creștere. Un factor de transcripție înrudit, PIF4, a stimulat, de asemenea, alungirea tulpinii în timpul temperaturilor calde. Cu toate acestea, atunci când umbra și temperaturile crescute au fost combinate, acest factor nu a mai jucat un rol important.

Un alt factor cheie asociat cu această simbioză

„Am fost surprinși să constatăm că PIF4 nu a jucat un rol major, deoarece studiile anterioare au arătat importanța acestui factor în situațiile de creștere asociate”, spune primul autor Yogev Burko, cercetător al Salk și profesor asistent la Organizația de Cercetare Agricolă la Institutul Volcani din Israel. „Faptul că PIF7 este forța motrice dominantă din spatele creșterii acestei plante a fost o adevărată surpriză. Cu aceste noi cunoștințe, sperăm să reglam acest răspuns de creștere în diferite plante de cultură pentru a le ajuta să se adapteze la schimbările climatice.”

Cercetătorii cred că există un alt jucător, încă  nedescoperit, care stimulează efectul PIF7 și auxinei. Ei speră să exploreze acest factor necunoscut în studii viitoare. Laboratorul lui Burko va studia și modul în care această cale poate fi optimizată în plantele de cultură.

„Temperaturile globale sunt în creștere, așa că avem nevoie de culturi alimentare care să poată prospera în aceste noi condiții”, spune Chory, care specialist în cadrul Salk’s Harnessing Plants. „Am identificat factori cheie care reglează creșterea plantelor în timpul temperaturilor calde, ceea ce ne va ajuta să dezvoltăm culturi mai performante pentru a hrăni generațiile viitoare.”

Vă mai recomandăm și:

O nouă era pentru agricultură: Cea mai mare fermă verticală din Europa va fi construită în Copenhaga

În urmă cu 10.000 de ani, în Bazinul Amazonului se practica agricultura

Agricultură în spaţiu. Solul de pe Marte şi de pe Lună se dovedeşte a fi fertil

Fungicidele folosite în ultimii 20 de ani în agricultură reprezintă un PERICOL URIAŞ pentru neuroni. Care sunt fructele şi legumele cu probleme – VIDEO