Mimea ni ndefu sana, ikipindana ili kuruhusu mwanga wa jua ufikie kila moja ya majani yake. Licha ya kuchunguza jambo hili kwa karne nyingi, wanasayansi hawaelewi kikamilifu. Sasa wanasayansi katika Taasisi ya Salk wamegundua kwamba vipengele viwili vya mimea - protini PIF7 na homoni ya ukuaji auxin - ni vichochezi vinavyoharakisha ukuaji wakati mimea iko kwenye kivuli na kuathiriwa na joto la juu kwa wakati mmoja. tovuti rasmi ya taasisi.
Matokeo hayo, yaliyochapishwa katika jarida la Nature Communications mnamo Agosti 29, 2022, yatasaidia wanasayansi kutabiri jinsi mimea itakavyokabiliana na mabadiliko ya hali ya hewa na kuongeza mavuno licha ya mazao yanayoharibu joto duniani.
"Hivi sasa, tunakuza mazao kwa msongamano fulani, lakini matokeo yetu yanaonyesha kwamba tutahitaji kupunguza msongamano huo ili kuboresha ukuaji wa mmea kadiri mabadiliko ya hali ya hewa," anasema mwandishi mkuu Profesa Joanne Chory, mkurugenzi wa Taasisi ya Salk's Plant Molecular. na Maabara ya Biolojia ya Kiini na Howard, mtafiti katika Taasisi ya Matibabu ya Hughes. "Kuelewa msingi wa molekuli ya jinsi mimea inavyoitikia mwanga na halijoto kutaturuhusu kurekebisha msongamano wa upanzi ili kutoa mazao bora."
Wakati wa kuota, miche hurefusha kwa haraka mashina ili kuvunja udongo na kukamata mwanga wa jua haraka iwezekanavyo. Kwa kawaida, shina hupunguza kasi ya ukuaji wake baada ya kufichuliwa na jua. Lakini shina linaweza kurefuka tena ikiwa mmea unashindana na mimea inayozunguka kwa mwanga wa jua au kuongeza umbali kati ya ardhi moto na majani ya mmea kwa kukabiliana na joto linaloongezeka. Wakati hali zote mbili za mazingira - kivuli na joto la juu - huchochea ukuaji wa shina, pia hupunguza mavuno.
Katika utafiti huu, wanasayansi walilinganisha mimea inayokua kwenye kivuli na joto la joto kwa wakati mmoja - hali ambazo zinaiga msongamano mkubwa wa upandaji na mabadiliko ya hali ya hewa. Wanasayansi walitumia mmea wa mfano Arabidopsis thaliana, pamoja na nyanya na jamaa wa karibu wa tumbaku, kwa sababu walikuwa na nia ya kuona ikiwa aina zote tatu za mimea ziliathiriwa sawa na hali hizi za mazingira.
Katika spishi zote tatu, timu ya watafiti iligundua kuwa mimea hiyo ilikua mirefu sana wakati wakati huo huo ilijaribu kuzuia kivuli kilichoundwa na mimea ya jirani na iliwekwa wazi kwa joto la juu. Katika kiwango cha Masi, watafiti waligundua kuwa sababu ya maandishi ya PIF7, protini ambayo husaidia kuwasha na kuzima jeni, ilisaidia kukuza ukuaji. Pia waligundua kuwa viwango vya auxin, homoni ya ukuaji, viliongezeka wakati mazao yalipopata mimea jirani, ambayo ilikuza ukuaji katika kukabiliana na halijoto ya juu kwa wakati mmoja. Njia hii ya upatanishi ya PIF7-auxin iliruhusu mimea kuitikia mazingira yao na kubadilika katika kutafuta hali bora zaidi za kukua.
Kipengele cha unukuzi kinachohusiana, PIF4, pia kilichochea urefu wa shina kwenye joto la juu. Hata hivyo, pamoja na mchanganyiko wa kivuli na joto la juu, jambo hili halikuwa na jukumu muhimu tena.
"Tulishangaa kugundua kuwa PIF4 haina jukumu muhimu kwa sababu tafiti za hapo awali zimeonyesha umuhimu wa sababu hii katika hali zinazohusiana za ukuaji," anasema mwandishi wa kwanza wa utafiti Yogev Burko, mtafiti mwenza katika Taasisi ya Salk na profesa msaidizi katika Taasisi ya Salk. Shirika la Utafiti wa Kilimo katika Taasisi ya Israel ya Volcanoes. "Ukweli kwamba PIF7 ndio kichocheo kikuu cha ukuaji wa mmea huu ulikuwa mshangao wa kweli. Kwa ujuzi huu mpya, tunatarajia kurekebisha mwitikio wa ukuaji wa mazao mbalimbali ili kuwasaidia kukabiliana na mabadiliko ya hali ya hewa.
Watafiti wanaamini kuwa kuna sababu nyingine ambayo bado haijagunduliwa ambayo huongeza athari za PIF7 na auxin. Wanatumai kuchunguza sababu hii isiyojulikana katika masomo yajayo. Maabara ya Berko pia itasoma jinsi njia hii inaweza kuboreshwa katika mazao.
"Joto duniani linaongezeka, kwa hivyo tunahitaji mazao ya chakula ambayo yanaweza kukua katika hali hizi mpya," anasema Chori, kiongozi mwenza wa Mpango wa Matumizi ya Salk Plant na Howard H. na Maryam R. Newman Mwenyekiti wa Biolojia ya Mimea. "Tumetambua mambo muhimu ambayo yanadhibiti ukuaji wa mimea kwenye joto la juu, ambayo yatatusaidia kukuza mazao yenye tija ili kulisha vizazi vijavyo."