מאיר את המנגנון שמאחורי האופן בו צמחים מווסתים את סינתזת העמילן

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


קבוצת מחקר באוניברסיטת קובי בראשות פרופסור חבר FUKAYAMA Hiroshi מבית הספר לתארים מתקדמים למדעי החקלאות השתמשה באורז כדי להאיר בהצלחה את המנגנון שבאמצעותו צמחים מווסתים את כמות העמילן המיוצר באמצעות פוטוסינתזה. ידע זה יכול לתרום לשיפור האיכות והתפוקה של הגידולים החקלאיים.

תוצאות מחקר אלה פורסמו בכתב העת המדעי הבינלאומי צמח, תא וסביבה ב- 14 במאי 2021.

נקודות מרכזיות

  • צמחים ממירים פחמן דו חמצני (CO2) לחומרים אורגניים (כגון עמילן) באמצעות פוטוסינתזה. אם צמח גדל בתנאים בהם יש ריכוז מוגבר של CO2, כמות העמילן שהוא מייצר עולה.
  • רמות החלבון CRCT (* 1) עולות כאשר CO2 הריכוזים מוגבהים. חלבון זה נחשב כמקדם סינתזת עמילן, אך כיצד הוא עושה זאת לא היה ידוע בעבר.
  • קבוצת המחקר גילתה כי 14-3-3 חלבונים (* 2) ממלאים תפקיד בוויסות בתיווך CRCT של סינתזת עמילן.
  • הם הצביעו על האפשרות ש- CRCT יעבור ויהפוך למופעל בתאי הפרנכימה המאחסנים עמילן לאחר שסונתז בקבוצות כלי הדם של הפלום.
  • החוקרים גילו גם כי CRCT נקשר לאתרי ויסות בגנים מרובים הקשורים לסינתזת עמילן והוא חלבון מפעיל תעתיק.
  • סינתזת עמילן היא תהליך חיוני לצמחים. תאורת המנגנון הרגולטורי העומד מאחורי תהליך זה תועיל לשיפור תפוקת היבול ואיכותם.

רקע מחקר

הריכוז המוגבר של CO2 באווירה היא הגורם העיקרי להתחממות כדור הארץ, שהיא נושא עולמי. עם זאת, נאמר כי זה יכול להועיל לצמחים כאשר הם ממירים CO2 לעמילן באמצעות פוטוסינתזה. אם מגדלים יבול בתנאים בהם יש ריכוז מוגבר של CO2, סינתזת העמילן מואצת, וכתוצאה מכך צמיחה נמרצת ותפוקה מוגברת. שיתוף2-חלבון CCT רספונסיבי (CRCT) מופעל בתנאים בהם CO2 הריכוז גבוה, אולם תפקודו נותר בלתי ידוע. קבוצת מחקר זו חקרה חלבונים אלה באמצעות צמחי אורז, וגילתה בעבר כי CRCT הוא חלבון חשוב המווסת את סינתזת העמילן. בממצאים האחרונים שלהם, הקבוצה חשפה כיצד CRCT מווסת את התהליך הזה, שלא הובן עד כה.

מתודולוגיית מחקר וממצאים

חלבונים שונים נדרשים לסינתזת עמילן בצמחים, כולל גלוקוז 6-פוספט / מתרגם פוספט, פירופוספורילאז ADP- גלוקוז, סינתז עמילן ואנזים מסתעף עמילן. החוקרים שיערו כי CRCT מווסת את הביטוי של מספר גנים המתאימים לחלבונים אלה הקשורים לסינתזת עמילן. חלבונים המווסתים את ביטוי הגנים נקראים גורמי שעתוק. במקרים רבים גורמי שעתוק אלה יוצרים קומפלקס עם חלבון אחר. כאשר החוקרים ניתחו את נפח ה- CRCT בתוך צמח, הם גילו שהוא יכול ליצור קומפלקס עם כמה סוגי חלבונים. כדי לחקור זאת בהמשך, הם ביצעו ניתוח באמצעות נוגדן הנקשר באופן ספציפי ל- CRCT, שגילה כי CRCT נקשר לחלבונים 14-3-3. מניתוח אחר, הפעם באמצעות חלבונים פלואורסצנטיים ירוקים, קבוצת המחקר האירה כי CRCT וחלבון 14-3-3 יוצרים קומפלקס בתוך הגרעין. הם גם הצביעו על האפשרות ש- CRCT יעבור ויהפוך למופעל בתאי הפרנכימה המאחסנים עמילן לאחר שסונתז בקבוצות כלי הדם של הפלום. יתר על כן, החוקרים גילו כי CRCT מקדם תמלול על ידי קשירה לאזורים המווסתים את הביטוי של גנים הקשורים לסינתזת עמילן מרובה.

ידוע שיש מתאם שלילי בין הביטוי של חלבונים 14-3-3 לבין כמות העמילן. עם זאת, התוצאות שלנו הראו כי יש קשר חיובי בין כמות העמילן לביטוי CRCT. כתוצאה מכך, קבוצת המחקר מניחה שחלבון 14-3-3 ו- CRCT יוצרים קומפלקס לא פעיל.

התפתחויות נוספות

סינתזת עמילן חיונית לצמחים, ו- CRCT, המסדיר את התהליך הזה, הוא יעד עיקרי למאמצים לשפר את איכות היבול ואת התפוקה. בנוסף, CRCT הוא גן המופעל בתנאים בהם יש ריכוז גבוה של CO2, וידע זה יהיה שימושי לבחירת זני אורז מתאימים לסביבות כאלה בעתיד. יתר על כן, גנים דומים ל- CRCT נמצאו בכל צמח שנחקר עד כה. קבוצת המחקר חוקרת בימים אלה את תפקוד ה- CRCT בתפוח אדמה, יבול עמילן בסיסי.

מנקודת מבט אקדמית, יש עדיין שאלות שיש לענות עליהן. אם מסתכלים על תוצאות המחקר הנוכחיות, אפשר להניח שחלבוני CRCT נעים בין התאים אך המנגנון הבסיסי אינו ידוע. יתר על כן, לא מובן כיצד CRCT משנה את רמת הביטוי שלו בתגובה ל- CO2 ריכוזים ורמות סוכר. אם ניתן להאיר את המנגנון שמאחורי ויסות בתיווך CRCT של סינתזת עמילן באופן מלא, ניתן יהיה לבצע שיפורים גדולים עוד יותר בגידולים החקלאיים.

מילון מונחים

1. CRCT: CRCT מייצג CO2-חלבון CCT רספונסיבי. זהו חלבון המצוי בצמחים, שהצטברותו עולה אם CO2 ריכוזים גבוהים (או אולי כתגובה לריכוזי סוכר מוגברים). הוא האמין כי הוא מקדם סינתזת עמילן.

2. חלבונים 14-3-3: משפחת חלבונים המתבטאת בתאי כל האורגניזמים האוקריוטים (צמחים, בעלי חיים וכו '). ידוע שהם ממלאים תפקידים בהעברת אותות ובויסות מטבולי בין היתר.

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי אוניברסיטת קובי. הערה: ניתן לערוך תוכן לפי סגנון ואורך.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-06-22 19:33:06

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר