Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Zablokowanie zaledwie dwóch genów wystarcza, by rośliny jednoroczne uzyskały zdolność do wieloletniego przeżycia. O odkryciu informują badacze pracujący dla belgijskiego instytutu VIB.

W swoim życiu rośliny dojrzewają według jednego z trzech scenariuszy. Rośliny jednoroczne rosną, kwitną i giną w jednym roku. Gatunki charakteryzujące się życiem w cyklu dwuletnim w pierwszym sezonie gromadzą substancje odżywcze, zaś rozmnażają się dopiero w drugim. Z kolei rośliny wieloletnie, jak sama nazwa wskazuje, żyją przez wiele lat i każdą kolejną zimę spędzają w stanie "uśpienia" w formie przetrwalnej. Wydaje się, że każda z tych taktyk jest wyraźnie odmienna od pozostałych, lecz badania pokazują, że proste modyfikacje mogą zupełnie zmienić cykl rozwojowy danego gatunku.

Dużą korzyścią dla roślin jednorocznych jest oszczędność energii. Ponieważ nie muszą one przetrwać zimy jako "pełny" organizm (nowe osobniki wyrastają na wiosnę z nasion), nie jest im potrzebne wytworzenie trwałych organów spichrzowych, pozwalających na przechowanie zapasu substancji odżywczych oraz ochronę materiału genetycznego. Taki system ma jednak także swoje wady, wynikające m.in. z niskiej trwałości pędów oraz niewielkiego odsetka dożywających do kolejnego sezonu w dobrej kondycji.

Rośliny wieloletnie wypracowały mechanizm, który jest co prawda bardziej skomplikowany i wymaga zużycia znacznej ilości energii, lecz pozwala na przetrwanie osobnika aż do kolejnego sezonu. Aby to osiągnąć, organizmy takie gromadzą znaczną ilość substancji zapasowych i wytwarzają pulę niewyspecjalizowanych komórek, które po przezimowaniu pozwalają roślinie na odtworzenie wszystkich potrzebnych jej organów. 

U roślin jednorocznych cała pula niewyspecjalizowanych komórek jest wykorzystana na wytwarzanie kwiatów, z których powstają następnie nasiona. Okazuje się jednak, że wystarczy zablokować zaledwie dwa geny odpowiedzialne za ten proces, by znacznie opóźnić powstanie organów generatywnych (tzn. odpowiedzialnych za rozmnażanie) lub nawet całkowicie zapobiec temu procesowi. 

Genetyczną zagadkę rozwiązał zespół Toma Beeckmana z współpracującego z VIB uniwersytetu w belgijskim Gent. Badacze przeprowadzili swój eksperyment na rzodkiewniku (Arabidopsis thaliana), "ulubionej" roślinie naukowców zajmujących się genetyką roślin.

Studium przeprowadzone przez badaczy z VIB potwierdza, że zablokowanie dwóch genów odpowiedzialnych za wytwarzanie kwiatów u tej rośliny pozwala na znaczne wydłużenie czasu życia pojedynczego osobnika. Co więcej, osobniki A. thaliana przybrały charakterystyczną dla wielu roślin wieloletnich formę krzewiastych, zdrewniałych pędów. 

Badacze z VIB nie ukrywają zaskoczenia i zafascynowania faktem, że przekształcenie rośliny jednorocznej do formy zdrewniałej może wymagać zmiany w zaledwie dwóch genach. Ich zdaniem może to oznaczać, że tak drobna zmiana genetyczna mogła zajść w historii ewolucji wielokrotnie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Endemiczne palmy Livistona mariae z Doliny Palmowej na terenie Parku Narodowego Finke Gorge nie są reliktami pozostałymi po lesie deszczowym Gondwany, który zginął, gdy Australia zaczęła wysychać w środkowym miocenie ok. 15 mln lat temu. Najprawdopodobniej rośliny znalazły się tu dzięki żywiącym się ich pędami aborygenom. Historia opowiadana od lat turystom okazała się więc zwykłym mitem...
      Australijsko-japoński zespół zajmował się badaniem DNA. Przeprowadzono też analizy statystyczne. Okazało się, że gatunek jest niemal taki sam genetycznie jak niewielka populacja palm rosnących ok. 1000 km na północ w Matarance pod Katherine (w zlewisku rzeki Roper). Wcześniej sądzono, że należą one do innego gatunku L. rigida.
      Prof. David Bowman z University of Tasmania podkreśla, że palmy z północnej i środkowej Australii są ze sobą spokrewnione, a dywergencja genetyczna stanowi pokłosie wolnego mutowania DNA. Wyliczenia sugerują, że nasiona dotarły z północy do Doliny Palmowej jakieś 15 tys. lat temu, a więc całkiem niedawno.
      Naukowiec dodaje, że aborygeni nie tylko jadali pędy L. mariae, ale i wykorzystywali ich korę do tkania. Nie mamy pewności, czy (a jeśli tak, to po co) aborygeni naprawdę przetransportowali nasiona palm, ale ptaki, które miałyby je zjadać i pokonywać 1000 km w czasie, gdy było bardziej sucho niż dziś, wydają się o wiele mniej prawdopodobnym wyjaśnieniem niż ludzkie działanie.
      W sumie Australijczycy i Japończycy zbadali 14 populacji L. mariae i L. rigida. Z wynikami ich badań można się zapoznać na łamach pisma Proceedings of the Royal Society B.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z niemieckiego Biomimetics-Innovation-Centre (B-I-C) na Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Bremie opracowali zapobiegającą porastaniu powłokę kadłuba statków, zainspirowaną budową unoszących się na wodzie nasion palmy Dypsis rivularis. D. rivularis należy do rodziny arekowatych. Występuje wyłącznie na Madagaskarze. Z powodu utraty habitatów gatunkowi zagraża wyginięcie.
      Te palmy mają nasiona roznoszone przez prądy morskie. Jako że dla nasion korzystne jest niedopuszczanie do porastania, ponieważ pozwala im to przebyć dłuższą drogę, założyliśmy, że dysponują specjalnymi powierzchniami, które moglibyśmy odtworzyć – tłumaczy dr Katrin Mühlenbruch.
      Przez 3 miesiące Niemcy spławiali na Morzu Północnym nasiona 50 gatunków. Okazało się, że w przypadku 12 nie odnotowano żadnego porastania. Potem zaczęliśmy badać mikrostrukturę powierzchni tych nasion […]. Ostatecznie zdecydowaliśmy się naśladować nasiona, które miały włoskopodobną budowę. Taka struktura może być szczególnie skuteczna przy zapobieganiu porastaniu, ponieważ włókna stale się ruszają, utrudniając organizmom morskim znalezienie miejsca do osiedlenia.
      Zespół Mühlenbruch wykorzystał silikonową bazę, na której utworzono powierzchnię z włóknami. Obecnie nowa powierzchnia przechodzi testy na morzu. Wyniki są zachęcające.
      Rozwiązanie naśladujące naturę na pewno spodoba się ekologom i aramatorom. Ci pierwsi ucieszą się z wyeliminowania toksycznych farb, które zabijając potencjalnych mieszkańców kadłuba, nie dopuszczały do jego porastania. Drugich powinny zadowolić wymierne korzyści w postaci oszczędzonego paliwa.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Otyłość brzuszna stanowi czynnik ryzyka różnych chorób, w tym cukrzycy czy chorób sercowo-naczyniowych. Naukowcy z University of Missouri uważają, że znaleźli jednak sposób na tłuszcz trzewny, a właściwie jego nadmiar – kwas sterkuliowy, składnik oleju otrzymywanego z nasion tropikalnego drzewa Sterculia foelida. Profesor James Perfield uważa, że w przyszłości kwas tłuszczowy można by stosować w postaci suplementu. Najpierw trzeba jednak przetestować olej na ludziach i wykluczyć ewentualne skutki uboczne.
      Olej z nasion S. foelida zawiera substancje, które hamują działanie enzymu związanego z insulinoopornością. Wcześniejsze badania na gryzoniach wykazały, że obniżenie stężenia tego enzymu poprawia profil metaboliczny, zwiększając wrażliwość na insulinę i zmniejszając ryzyko późniejszych chronicznych chorób.
      Podczas eksperymentów przez 13 tygodni dodawano kwas sterkuliowy do paszy zmodyfikowanych genetycznie szczurów, które były predysponowane do otyłości brzusznej. Amerykanie stwierdzili, że dawka kwasu odpowiadająca zażywaniu przez 113-kg człowieka 3 gramów substancji dziennie prowadziła do zmniejszenia ilości tłuszczu wisceralnego i obniżała prawdopodobieństwo rozwoju cukrzycy.
      Olej z tych nasion jest bardzo podobny do innych olejów roślinnych. Mają one wiele wspólnych właściwości chemicznych. Choć jedzenie nasion S. foelida jest możliwe, łatwiej kontrolować ilość spożywanego oleju, gdy najpierw się go wyekstrahuje.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W krajach rozwijających się spożycie mięsa stale rośnie. Eksperci z Organizacji Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) szacują, że do roku 2050 globalna produkcja mięsa jeszcze się podwoi. Naukowcy uważają jednak, że ze względów ekonomicznych i zdrowotnych składniki roślinne powinny zastąpić surowe materiały zwierzęce. I tak np. nasiona łubinu można by wykorzystać do uzyskania niskotłuszczowych kiełbasek.
      Wyprodukowanie kilograma mięsa oznacza zużycie 7-16 kg zbóż lub soi do wykarmienia zwierząt. Wskutek tego w USA ok. 80% zbóż stanowi paszę dla bydła i trzody chlewnej - wylicza dr inż. Peter Eisner z Instytutu Fraunhofera ds. Inżynierii Procesowej i Opakowań. Do wyprodukowania kilograma mięsa potrzeba powierzchni 40 metrów kwadratowych. Okazuje się zaś, że z tego samego areału można zebrać 120 kg marchwi lub 80 kg jabłek. Rośliny są doskonałej jakości pokarmem, ale mogą również dostarczyć surowca do zastosowań technologicznych i stanowią źródło energii. Jak tłumaczy Niemiec, dotąd pestki słonecznika służyły głównie do produkcji oleju, a pozostałościami karmiono zwierzęta. W rezultacie na działce o powierzchni 2,5 akra udawało się zarobić ok. 950 euro. Gdyby natomiast wszystkie składniki przetworzyć na wysokiej jakości surowce spożywcze, kosmetyczne i energetyczne, ta sama działka zapewniłaby właścicielowi przychód w wysokości 1770 euro.
      Eisner zaprezentował substytut mleka z białek łubinu, który sprawdza się jako baza do produkcji lodów czy sera. Nie zawiera laktozy ani cholesterolu, ma neutralny smak i obfituje w wielonienasycone kwasy tłuszczowe. Daniela Sussmann , koleżanka Eisnera z Instytutu, stworzyła roślinny izolat białkowy o właściwościach przypominających tłuszcz. Dzięki specjalnej technice z nasion łubinu uzyskuje się wysoce lepki osad białkowy o wyjątkowo kremowej konsystencji. Mikroskopowa struktura tego produktu przypomina rozmieszczenie cząsteczek tłuszczu w mięsie kiełbasek. Można go więc wykorzystać do przygotowania niskotłuszczowych kiełbas, które będą smakować jak oryginał – przekonują badacze. Podczas testów smakowych akademicy sprawdzali, czy dodanie białek łubinu wpłynie na odczucia związane z soczystością i kremową konsystencją niskotłuszczowych kiełbasek. Okazało się, że 10-proc. dodatek białkowego izolatu zwiększał wyczuwalność "tłuszczu" w niskotłuszczowej wątrobiance. Wbrew pozorom to ważny krok naprzód, ponieważ kiełbasy są bardzo tłustym produktem, a wyprodukowanie zdrowszej i równie smacznej ich wersji zmniejszy ryzyko otyłości, chorób sercowo-naczyniowych czy cukrzycy...
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dżdżownice żywią się raczej nasionami i sadzonkami niż martwym materiałem roślinnym i zwierzęcym (detrytusem). Dr Nico Eisenhauer z Uniwersytetu w Getyndze sądzi, że jego odkrycie zmieni sposób myślenia o tych zwierzętach – dotąd uznawano je za służby recyklingowe, dostarczające roślinom składników niezbędnych do życia (Soil Biology and Biochemistry).
      Niemiecki zespół badał zachowania dżdżownic ziemnych (Lumbricus terrestris). Pochodzą one z Europy, ale obecnie występują na łąkach, polach i w lasach, szczególnie liściastych, również USA, Kanady, Australii oraz Nowej Zelandii.
      W ramach wcześniejszych badań ustalono, że niektóre dżdżownice połykają nasiona, podczas gdy inne je zbierają i zakopują w swoich norkach. Nie było przy tym jasne, czy pierścienice szukają gnijących nasion, czy też chodzi im raczej o źródło składników odżywczych. Doktorowi Eisenhauerowi bardzo zależało na rozwiązaniu tej zagadki, dlatego przeprowadził całą serię eksperymentów. Oferował dżdżownicom cały zestaw pokarmów, w tym nasiona i sadzonki różnych roślin. Okazało się, że zwierzęta były wyjątkowo wybiórcze i odżywiały się powoli kiełkującymi, bogatymi w azot nasionami i kiełkami.
      Gdy L. terrestris mogły się najeść żywymi roślinami, przybierały na wadze, a tempo i ostateczne rezultaty tego procesu zależały od typu roślin, jakie im zapewniono (trawy czy warzywa). Najbardziej przekonującym dowodem [na to, że czerpią z tych źródeł składniki odżywcze] była jednak zmiana w tkankowej sygnaturze izotopowej azotu-15 (N15). W porównaniu do traw, w warzywach jest mniej azotu-15. Dzieje się tak ze względu na sposób wiązania azotu atmosferycznego.
      Kiedy naukowcy badali stosunek N15 w tkankach dżdżownic karmionych nasionami warzyw, stwierdzili znaczny jego spadek. W ten sposób można było poznać, z czego składało się menu pierścienic (notabene preferowane).
      Dżdżownice odgrywają ważną rolę w obiegu składników odżywczych w przyrodzie i rzadko traktuje się je jak szkodniki. Nie da się jednak zaprzeczyć, że L. terrestris zasiedlają tereny, gdzie wcześniej ich nie było, np. Amerykę Północną, a wyniki pewnych studiów pokazały, że mogą doprowadzić do wyginięcia niektórych gatunków roślin.
×
×
  • Create New...